I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)介紹

ShanghaiInfoTMMicroelectronicsCo.,Ltd.

I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)介紹Jiawen.Liang目錄

盈量而知芯，方行天下I2C總線(xiàn)I2C子系統(tǒng)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)I2C總線(xiàn)

盈量而知芯，方行天下I2C總線(xiàn)I2C總線(xiàn)I2C總線(xiàn)I2C總線(xiàn)

盈量而知芯，方行天下I2C（Inter－IntegratedCircuit）總線(xiàn)是由PHILIPS公司開(kāi)發(fā)的兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備，是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線(xiàn)少，控制方式簡(jiǎn)單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。I2C總線(xiàn)支持任何IC生產(chǎn)過(guò)程(NMOSCMOS、雙極性）。兩線(xiàn)――串行數(shù)據(jù)（SDA）和串行時(shí)鐘（SCL）線(xiàn)在連接到總線(xiàn)的器件間傳遞信息。每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址識(shí)別（無(wú)論是微控制器——MCU、LCD驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器或鍵盤(pán)接口），而且都可以作為一個(gè)發(fā)送器或接收器（由器件的功能決定）。很明顯，LCD驅(qū)動(dòng)器只是一個(gè)接收器，而存儲(chǔ)器則既可以接收又可以發(fā)送數(shù)據(jù)。主機(jī)是初始化總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)的器件；MCU一般作為主機(jī)，而其他與其連接的外設(shè)都被認(rèn)為是從機(jī)。I2C總線(xiàn)

盈量而知芯，方行天下I2C總線(xiàn)

盈量而知芯，方行天下I2C總線(xiàn)

盈量而知芯，方行天下I2C總線(xiàn)

盈量而知芯，方行天下I2C子系統(tǒng)

盈量而知芯，方行天下I2C子系統(tǒng)I2C子系統(tǒng)

盈量而知芯，方行天下為了方便i2c設(shè)備驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)，避免因?yàn)镮2C控制器的硬件差異而導(dǎo)致設(shè)備驅(qū)動(dòng)的差異性，linux對(duì)I2C總線(xiàn)進(jìn)行了封裝。為I2C設(shè)備、控制器、及驅(qū)動(dòng)提供了統(tǒng)一的注冊(cè)平臺(tái)，同時(shí)為數(shù)據(jù)傳輸提供了統(tǒng)一的接口。I2C總線(xiàn)作為一類(lèi)抽象的總線(xiàn)模型，具體的通信由總線(xiàn)控制器i2c_adapter所提供的總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)算法i2c_algorithm來(lái)完成。與用戶(hù)空間的交互由設(shè)備驅(qū)動(dòng)完成，由i2c-dev結(jié)構(gòu)維護(hù)。i2c_driver結(jié)構(gòu)維護(hù)了一類(lèi)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方法，i2c_client結(jié)構(gòu)維護(hù)i2c子系統(tǒng)中獨(dú)立的i2c設(shè)備。另外，設(shè)備只完成與I2C-core的數(shù)據(jù)交互，不能與適配器直接通信，真正數(shù)據(jù)的傳輸由i2c-core調(diào)用相應(yīng)的i2c控制器完成。

I2C子系統(tǒng)

盈量而知芯，方行天下Linux的I2C體系結(jié)構(gòu)分為3個(gè)組成部分：

?

I2C核心

I2C

核心提供了I2C總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)、注銷(xiāo)方法，I2C通信方法（即“algorithm”）上層的、與具體適配器無(wú)關(guān)的代碼以及探測(cè)設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備地址的上層代碼等。

?

I2C總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)

I2C總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)是對(duì)I2C硬件體系結(jié)構(gòu)中適配器端的實(shí)現(xiàn)，適配器可由CPU控制，甚至直接集成在CPU內(nèi)部。I2C總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)主要包含了I2C適配器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)i2c_adapter、I2C適配器的algorithm數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)i2c_algorithm和控制I2C適配器產(chǎn)生通信信號(hào)的函數(shù)。

經(jīng)由I2C總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)的代碼，我們可以控制I2C適配器以主控方式產(chǎn)生開(kāi)始位、停止位、讀寫(xiě)周期，以及以從設(shè)備方式被讀寫(xiě)、產(chǎn)生ACK等。

?

I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)

I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)是對(duì)I2C硬件體系結(jié)構(gòu)中設(shè)備端的實(shí)現(xiàn)，設(shè)備一般掛接在受CPU控制的I2C適配器上，通過(guò)I2C適配器與CPU交換數(shù)據(jù)。

I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)主要包含了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)i2c_driver和i2c_client，我們需要根據(jù)具體設(shè)備實(shí)現(xiàn)其中的成員函數(shù)。

I2C子系統(tǒng)

盈量而知芯，方行天下I2C子系統(tǒng)

盈量而知芯，方行天下在Linux內(nèi)核源代碼中的drivers目錄下包含一個(gè)i2c目錄，而在i2c目錄下又包含如下文件和文件夾：

?

i2c-core.c:這個(gè)文件實(shí)現(xiàn)了I2C核心的功能以及/proc/bus/i2c*接口。

?

i2c-dev.c:實(shí)現(xiàn)了I2C適配器設(shè)備文件的功能，每一個(gè)I2C適配器都被分配一個(gè)設(shè)備。通過(guò)適配器訪(fǎng)問(wèn)設(shè)備時(shí)的主設(shè)備號(hào)都為89，次設(shè)備號(hào)為0～255。應(yīng)用程序通過(guò)

“i2c-%d”(i2c-0,i2c-1,...,i2c-10,...)文件名并使用文件操作接口open()、write()、read()、ioctl()和close()等來(lái)訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)設(shè)備。i2c-dev.c并沒(méi)有針對(duì)特定的設(shè)備而設(shè)計(jì)，只是提供了通用的read()、write()和ioctl()等接口，應(yīng)用層可以借用這些接口訪(fǎng)問(wèn)掛接在適配器上的I2C設(shè)備的存儲(chǔ)空間或寄存器并控制I2C設(shè)備的工作方式。

?

chips文件夾

:這個(gè)目錄中包含了一些特定的I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)，如Dallas公司的DS1337實(shí)時(shí)鐘芯片、EPSON公司的RTC8564實(shí)時(shí)鐘芯片和I2C接口的EEPROM驅(qū)動(dòng)等。

?

busses文件夾:這個(gè)文件中包含了一些I2C總線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)，如S3C2410的I2C控制器驅(qū)動(dòng)為i2c-s3c2410.c。

?

algos文件夾:實(shí)現(xiàn)了一些I2C總線(xiàn)適配器的algorithm。此外，內(nèi)核中的i2c.h這個(gè)頭文件對(duì)i2c_driver、i2c_client、i2c_adapter和i2c_algorithm這4個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定義。理解這4個(gè)結(jié)構(gòu)體的作用十分關(guān)鍵，分別給出了它們的定義。I2C子系統(tǒng)

盈量而知芯，方行天下structi2c_adapter{structmodule*owner;unsignedintid;

unsignedintclass;/*classestoallowprobingfor*/

conststructi2c_algorithm*algo;/*thealgorithmtoaccessthebus*/void*algo_data;/*datafieldsthatarevalidforalldevices*/structrt_mutexbus_lock;inttimeout;/*injiffies*/intretries;

structdevicedev;/*theadapterdevice*/intnr;charname[48];structcompletiondev_released;structlist_headuserspace_clients;};I2C子系統(tǒng)

盈量而知芯，方行天下structi2c_algorithm{/*Ifanadapteralgorithmcan'tdoI2C-levelaccess,setmaster_xfertoNULL.IfanadapteralgorithmcandoSMBusaccess,setsmbus_xfer.IfsettoNULL,theSMBusprotocolissimulatedusingcommonI2Cmessages*//*master_xfershouldreturnthenumberofmessagessuccessfullyprocessed,oranegativevalueonerror*/

int(*master_xfer)(structi2c_adapter*adap,structi2c_msg*msgs,intnum);

int(*smbus_xfer)(structi2c_adapter*adap,u16addr,unsignedshortflags,charread_write,u8command,intsize,unioni2c_smbus_data*data);/*Todeterminewhattheadaptersupports*/u32(*functionality)(structi2c_adapter*);};I2C子系統(tǒng)

盈量而知芯，方行天下structi2c_driver{unsignedintclass;int(*attach_adapter)(structi2c_adapter*);int(*detach_adapter)(structi2c_adapter*);/*Standarddrivermodelinterfaces*/

int(*probe)(structi2c_client*,conststructi2c_device_id*);

int(*remove)(structi2c_client*);/*drivermodelinterfacesthatdon'trelatetoenumeration*/void(*shutdown)(structi2c_client*);

int(*suspend)(structi2c_client*,pm_message_tmesg);

int(*resume)(structi2c_client*);void(*alert)(structi2c_client*,unsignedintdata);int(*command)(structi2c_client*client,unsignedintcmd,void*arg);structdevice_driverdriver;conststructi2c_device_id*id_table;/*Devicedetectioncallbackforautomaticdevicecreation*/int(*detect)(structi2c_client*,structi2c_board_info*);constunsignedshort*address_list;structlist_headclients;};I2C子系統(tǒng)

盈量而知芯，方行天下structi2c_client{unsignedshortflags;/*div.,seebelow*/

unsignedshortaddr;/*chipaddress-NOTE:7bit*//*addressesarestoredinthe*//*_LOWER_7bits*/

charname[I2C_NAME_SIZE];

structi2c_adapter*adapter;/*theadapterwesiton*/

structi2c_driver*driver;/*andouraccessroutines*/structdevicedev;/*thedevicestructure*/intirq;/*irqissuedbydevice*/structlist_headdetected;};I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)

盈量而知芯，方行天下I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)

盈量而知芯，方行天下編寫(xiě)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)有兩種方法。一種是利用系統(tǒng)給i2c-dev.c來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)i2c適配器的設(shè)備文件，然后通過(guò)在應(yīng)用層操作i2c適配器來(lái)控制i2c設(shè)備。

另一種是為i2c設(shè)備，獨(dú)立編寫(xiě)一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，是不需要使用i2c-dev.c的。通常我們?yōu)閕2c設(shè)備在內(nèi)核層編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序。目前內(nèi)核支持兩種編寫(xiě)i2c驅(qū)動(dòng)程序的方式，分別稱(chēng)這兩種方式為“Adapter方式（LEGACY）”和“Probe方式（newstyle）”。兩者流程上基本相似，而前者屬于舊式驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)方式，就不作討論。這里關(guān)注現(xiàn)在流行使用的Probe方式。I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)

盈量而知芯，方行天下●

構(gòu)建i2c_driverstaticstructi2c_driverpca953x_driver={.driver={.name="pca953x",},.probe=pca953x_probe,//當(dāng)有i2c_client和i2c_driver匹配時(shí)調(diào)用

.remove=pca953x_remove,//注銷(xiāo)時(shí)調(diào)用

.id_table=pca953x_id,//匹配規(guī)則

};●注冊(cè)i2c_driverstaticint__initpca953x_init(void){returni2c_add_driver(&pca953x_driver);}module_init(pca953x_init);I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)

盈量而知芯，方行天下在注冊(cè)i2c_driver的過(guò)程中，是將driver注冊(cè)到了i2c_bus_type的總線(xiàn)上。此總線(xiàn)的匹配規(guī)則是：staticconststructi2c_device_id*i2c_match_id(conststructi2c_device_id*id,conststructi2c_client*client){while(id->name[0]){if(strcmp(client->name,id->name)==0)returnid;id++;}returnNULL;}可以看出是利用i2c_client的名稱(chēng)和id_table中的名稱(chēng)做匹配的。本驅(qū)動(dòng)中的id_table為：staticconststructi2c_device_idpca953x_id[]={{"pca9534",0,},{}};I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)

盈量而知芯，方行天下●

注冊(cè)i2c_board_info

對(duì)于Probe模式，通常在平臺(tái)代碼中要完成i2c_board_info的注冊(cè)。方法如下：staticstructi2c_board_info__initdatatest_i2c_devices[]={{I2C_BOARD_INFO("pca9534",0x27),//pca9534為芯片名稱(chēng)，0x27為芯片地址

.platform_data=&pca9534_data,};i2c_register_board_info(0,test_i2c_devices,ARRAY_SIZE(test_i2c_devices));//注冊(cè)●

字符驅(qū)動(dòng)注冊(cè)在Probe方式下，添加字符驅(qū)動(dòng)的位置在pca953x_probe中。staticint__devinitpca953x_probe(structi2c_client*client,conststructi2c_device_id*id){……