【整理】--linux总线变成--iic

浏览数：158 / 时间：2015年06月20日

1。嵌入式Linux中I2C驱动程序分析

I2C(Inter2IntegratedCircuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围设备。嵌入式系统中,微控制器通过I2C总线可随时可对各个系统中的组件进行设置和查询,以管理系统的配置或掌握组件的功能状态来控制外围设备。I2C总线因为协议成熟,引脚简单,传输速率高,支持的芯片多,并且有利于实现电路的标准化和模块化,得到了包括Linux在内的很多操作系统的支持,受到开发者的青睐。在Linux环境下使用I2C总线协议,需要理解Linux的I2C总线驱动的体系结构,在此基础上来进行嵌入式驱动程序和应用程序的开发。

1。1 Linux的I2C驱动框架

Linux内核的I2C总线驱动程序框架如图1所示:

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Linux的I2C体系结构分为3个组成部分:

I2C核心:I2C核心提供了I2C总线驱动和设备驱动的注册,注销方法,I2C通信方法(即"al2gorithm")上层的,与具体适配器无关的代码以及探测设备,检测设备地址的上层代码等。这部分是与平台无关的。与其对应的是Linux内核源代码中的drivers目录下的i2c2core。c。

I2C总线驱动:I2C总线驱动是对I2C硬件体系结构中适配器端的实现。I2C总线驱动主要包含了I2C适配器数据结构i2c_adapter,I2C适配器的algorithm数据结构i2c_algorithm和控制I2C适配器产生通信信号的函数。经由I2C总线驱动的代码,我们可以控制I2C适配器以主控方式产生开始位,停止位,读写周期,以及以从设备方式被读写,产生ACK等。不同的CPU平台对应着不同的I2C总线驱动,比如下文要提到的S3C2410的总线驱动i2c2s3c2410。c,它位于Linux内核源代码中的drivers目录下busses文件夹。

I2C设备驱动:I2C设备驱动是对I2C硬件体系结构中设备端的实现。设备一般挂接在受CPU控制的I2C适配器上,通过I2C适配器与CPU交换数据。I2C设备驱动主要包含了数据结构i2c_driver和i2c_client,我们需要根据具体设备实现其中的成员函数。在Linux内核源代码中的drivers目录下的i2c2dev。c文件,实现了I2C适配器设备文件的功能。应用程序通过"i2c2%d"文件名并使用文件操作接口open(),write(),read(),ioctl()和close()等来访问这个设备。应用层可以借用这些接口访问挂接在适配器上的I2C设备的存储空间或寄存器并控制I2C设备的工作方式。

1。2 Linux的I2C驱动框架中的主要数据结构及其关系

Linux的I2C驱动框架中的主要数据结构包括:i2c_driver,i2c_client,i2c_adapter和i2c_algo2rithm。它们的定义在内核中的i2c。h头文件中。

i2c_adapter对应于物理上的一个适配器,这个适配器是基于不同的平台的,一个I2C适配器需要i2c_algorithm中提供的通信函数来控制适配器,因此i2c_adapter中包含其使用的i2c_algorithm的指针。i2c_algorithm中的关键函数master_xfer()以i2c_msg为单位产生I2C访问需要的信号。不同的平台所对应的master_xfer()是不同的,开发人员需要根据所用平台的硬件特性实现自己的xxx_xfer()方法以填充i2c_algorithm的master_xfer指针。

i2c_driver对应一套驱动方法,不对应于任何的物理实体。

i2c_client对应于真实的物理设备,每个I2C设备都需要一个i2c_client来描述。i2c_client依附于i2c_adpater,这与I2C硬件体系中适配器和设备的关系一致。i2c_driver提供了i2c2cli2ent与i2c2adapter产生联系的函数。当attach_a2dapter()函数探测物理设备时,如果确定存在一个client,则把该client使用的i2c_client数据结构的adapter指针指向对应的i2c_adapter,driver指针指向该i2c_driver,并调用i2c_adapter的client_register()函数来注册此设备。相反的过程发生在i2c_driver的detach_client()函数被调用的时候。

1。3 Linux的I2C体系结构中三个组成部分的作用

I2C核心提供了一组不依赖于硬件平台的接口函数,I2C总线驱动和设备驱动之间依赖于I2C核心作为纽带。I2C核心提供了i2c_adapter的增加和删除函数,i2c_driver的增加和删除函数,i2c_client的依附和脱离函数以及i2c传输,发送和接收函数,i2c传输函数i2c_transfer()用于进行I2C适配器和I2C设备之间的一组消息交互。i2c_mas2ter_send()函数和i2c_master_recv()函数内部会调用i2c_transfer()函数分别完成一条写消息和一条读消息。

I2C总线驱动包括I2C适配器驱动加载与卸载以及I2C总线通信方法。其中I2C适配器驱动加载(与卸载)要完成初始化(释放)I2C适配器所使用的硬件资源,申请I/O地址,中断号,通过i2c_add_adapter()添加i2c_adapter的数据结构(通过i2c_del_adapter()删除i2c_adapter的数据结构)的工作。I2C总线通信方法主要对特定的I2C适配器实现i2c_algorithm的master_xfer()方法来实现i2c_msg的传输。不同的适配器对应的master_xfer()方法由其处理器的硬件特性决定。I2C设备驱动主要用于I2C设备驱动模块加载与卸载以及提供I2C设备驱动文件操作接口。

I2C设备驱动的模块加载通用的方法遵循以下流程:首先通过register_chrdev()将I2C设备注册为一个字符设备,然后利用I2C核心中的i2c_add_a2dapter()添加i2c_driver。调用i2c_add_adapter()过程中会引发i2c_driver结构体中的yyy_attach_adapter()的执行,它通过调用I2C核心的i2c_probe()实现物理设备的探测。i2c_probe()会引发yyy_detect()的调用。yyy_detect()中会初始化i2c_client,然后调用内核的i2c_attach_client()通知I2C核心此时系统中包含了一个新的I2C设备。之后会引发I2C设备驱动中yyy_init_client()来初始化设备。卸载过程执行相反的操作。

I2C设备驱动模块加载与卸载的流程如图2所示:

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