思路清晰!Linux设备驱动子系统之I2C
发布时间:2017-12-2 09:48
发布者:技术小白
1. Overview 2. Data Structure 3. Adapter 4. I2C-core 5. Slave Device 1. Overview 1.1 Definition · I2C Inter-Integrated Circuit · SMBUS System Management Bus, the I2C subset 1.2 Characteristics · The amount of data exchanged is small. · The required data transfer rate is low. 1.3 Speed · Fast speed 400 kbps · Full speed 100 kbps 1.4 Topology 2 Data Structure 理解数据结构对理解整个驱动程序子系统是很重要的。I2C的主要有两大数据结构,struct i2c_client 和 struct i2c_adapter。 2.1 i2c_client struct i2c_client { unsigned short flags; /* div., see below */ unsigned short addr; /* chip address */ char name[I2C_NAME_SIZE]; struct i2c_adapter *adapter; /* the adapter we sit on */ struct i2c_driver *driver; /* and our access routines */ struct device dev; /* the device structure */ int irq; /* irq issued by device (or -1) */ char driver_name[KOBJ_NAME_LEN]; struct list_head list; /* DEPRECATED */ struct completion released; }; struct i2c_client代表一个挂载到i2c总线上的i2c从设备,该设备所需要的数据结构,其中包括 · 该i2c从设备所依附的i2c主设备 struct i2c_adapter *adapter · 该i2c从设备的驱动程序struct i2c_driver *driver · 作为i2c从设备所通用的成员变量,比如addr, name等 · 该i2c从设备驱动所特有的数据,依附于dev->driver_data下 2.2 i2c_adapter struct i2c_adapter { struct module *owner; unsigned int id; unsigned int class; const struct i2c_algorithm *algo; /* the algorithm to access the bus */ void *algo_data; ... ... }; struct i2c_adapter代表主芯片所支持的一个i2c主设备,该设备所需要的数据结构, 其中,struct i2c_algorithm *algo是该i2c主设备传输数据的一种算法,或者说是在i2c总线上完成主从设备间数 据通信的一种能力。 struct i2c_algorithm { int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap,struct i2c_msg *msgs, int num); int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr, unsigned short flags, char read_write, u8 command, int size, union i2c_smbus_data * data); u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *); }; 接下来,要实现整个i2c子系统的驱动,便围绕这两个数据结构展开,其主要步骤可总结为以下三步, · 实现i2c主设备驱动 (drivers/i2c/bus/*) · 注册i2c从设备的i2c_client (drivers/i2c/i2c-core) · 实现i2c从设备驱动 3 Adapter 内核目录drivers/i2c下有两个文件夹,algorithm和bus,其中bus存放i2c主设备的驱动,主设备驱动完成两大 任务, · 提供该i2c主设备与从设备间完成数据通信的能力 · 完成该i2c_adapter和所有已知的i2c_client的注册 以i2c-pxa.c为例, /* drivers/i2c/bus/i2c-pxa.c */ static int __init i2c_adap_pxa_init(void) { return platform_driver_register(&i2c_pxa_driver); } static struct platform_driver i2c_pxa_driver = { .probe = i2c_pxa_probe, ... ... .id_table = i2c_pxa_id_table, }; static int i2c_pxa_probe(struct platform_device *dev) { struct pxa_i2c *i2c; i2c->adap.algo = i2c_pxa_algorithm; // 提供该i2c主设备与从设备间完成数据通信的能力 i2c_add_numbered_adapter(&i2c->adap); // 调用i2c-core.c中的接口函数,完成该i2c_adapter和 i2c_client的注册 ... ... } static const struct i2c_algorithm i2c_pxa_algorithm = { .master_xfer = i2c_pxa_xfer, // 根据pxa具体芯片的要求,完成i2c数据传输 .functionality = i2c_pxa_functionality, }; 4 I2C-core 内核目录drivers/i2c下的i2c-core.c,顾名思义,是内核为I2C提供的统一系统接口。 看看i2c_add_numbered_adapter做了些什么, int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap) { ... ... status = i2c_register_adapter(adap); return status; } static int i2c_register_adapter(struct i2c_adapter *adap) { ... ... device_register(&adap->dev); //完成I2C主设备adapter的注册,即注册object和发送uevent等 i2c_scan_static_board_info(adap); ... ... } i2c_scan_static_board_info(adap),此函数为整个I2C子系统的核心,它会去遍历一个由I2C从设备组成的双向 循环链表,并完成所有I2C从设备的i2c_client的注册,具体过程如下, static void i2c_scan_static_board_info(struct i2c_adapter *adapter) { struct i2c_devinfo *devinfo; //已经建立好了的I2C从设备链表 list_for_each_entry(devinfo, &__i2c_board_list, list) { i2c_new_device(adapter,&devinfo->board_info); ... ... } } struct i2c_client *i2c_new_device(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_board_info const *info) { ... ... i2c_attach_client(client); ... ... } int i2c_attach_client(struct i2c_client *client) { ... ... device_register(&client->dev); //完成I2C从设备client的注册 ... ... } 那么,这个I2C从设备组成的双向循环链表,是什么时候通过什么方式建立起来的呢? 以某重力感应设备为例, /* /arch/arm/mach-pxa/starwood_p1.c */ static void __init saar_init(void) { ... ... i2c_register_board_info(0, ARRAY_AND_SIZE(saar_i2c_bma220_info)); ... ... } static struct i2c_board_info saar_i2c_bma220_info[] = { { .driver_name = "bma220", .addr = 0x0B, .irq = IRQ_GPIO(mfp_to_gpio(MFP_PIN_GPIO15)), }, }; /* drivers/i2c/i2c-boardinfo.c */ int __init i2c_register_board_info(int busnum, struct i2c_board_info const *info, unsigned len) { ... ... struct i2c_devinfo *devinfo; devinfo->board_info = *info; list_add_tail(&devinfo->list, &__i2c_board_list); //将I2C从设备加入该链表中 ... ... } 所以,在系统初始化的过程中,我们可以通过 i2c_register_board_info,将所需要的I2C从设备加入一个名为 __i2c_board_list双向循环链表,系统在成功加载I2C主设备adapt后,就会对这张链表里所有I2C从设备逐一地 完成 i2c_client的注册。 5 Slave Driver 如果说硬件方面,I2C主设备已经集成在主芯片内,软件方面,linux也为我们提供了相应的驱动程序,位于 drivers/i2c/bus下,那么接下来I2C从设备驱动就变得容易得多。既然系统加载I2C主设备驱动时已经注册了 i2c_adapter和i2c_client,那么I2C从设备主要完成三大任务, · 系统初始化时添加以i2c_board_info为结构的I2C从设备的信息 · 在I2C从设备驱动程序里使用i2c_adapter里所提供的算法,即实现I2C通信。 · 将I2C从设备的特有数据结构挂在到i2c_client.dev->driver_data下。 以重力感应装置为例, static int __init BMA220_init(void) { return i2c_add_driver(&bma220_driver); } static struct i2c_driver bma220_driver = { .driver = { .owner = THIS_MODULE, .name = "bma220", }, .class = I2C_CLASS_HWMON, .probe = bma220_probe, .remove = bma220_remove, }; static int bma220_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) { struct bma220_data *data; i2c_check_functionality(client->adapter, I2C_FUNC_I2C) i2c_smbus_read_word_data(client, 0x00); // i2c-core提供的接口,利用i2c_adapter的算法实现I2C通信 i2c_set_clientdata(bma220_client, data); // 将设备的数据结构挂到i2c_client.dev->driver_data下 misc_register(&bma_device); request_irq(client->irq, bma220_irq_handler, IRQF_TRIGGER_RISING, "bma220", &data->bma220); bma220_set_en_tt_xyz(0); bma220_reset_int(); ... ... } 信盈达靠技术打天下 以下课程可免费试听C语言、电子、PCB、STM32、Linux、FPGA、JAVA、安卓等。 想学习的你和我联系预约就可以免费听课了。 宋工企鹅号:35--24-65--90-88 Tel/WX:173--17--95--19--08 |
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