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Linux I2C 驅(qū)動分析

發(fā)布時間: 2012/9/10 17:23:04

最近在看Linux 2.6.21內(nèi)核的I2C驅(qū)動，也在網(wǎng)上查了一下資料，有錯也有對，有些心得，記錄下來吧。里面認識或許多有不當之處，還懇請指正。

    1. I2C 協(xié)議

    1.1 I2C總線工作原理

    I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘SCL構(gòu)成的串行總線，各種被控制器件均并聯(lián)在這條總線上，每個器件都有一個唯一的地址識別，可以作為總線上的一個發(fā)送器件或接收器件（具體由器件的功能決定）

    1.2 I2C總線的幾種信號狀態(tài)

    1. 空閑狀態(tài)：SDA和SCL都為高電平。

    2. 開始條件（S）：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。

    3. 結(jié)束條件（P）：SCL為低電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。

    4. 數(shù)據(jù)有效：在SCL的高電平期間， SDA保持穩(wěn)定，數(shù)據(jù)有效。SDA的改變只能發(fā)生在SCL的底電平期間。

    5. ACK信號：數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，接收器件每接收一個字節(jié)數(shù)據(jù)要產(chǎn)生一個ACK信號，向發(fā)送器件發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已經(jīng)收到數(shù)據(jù)。

    1.3 I2C總線基本操作

    I2C總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時鐘（SCL），同時控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生開始和停止條件。

    數(shù)據(jù)傳輸中，首先主器件產(chǎn)生開始條件，隨后是器件的控制字節(jié)（前七位是從器件的地址，最后一位為讀寫位）。接下來是讀寫操作的數(shù)據(jù)，以及 ACK響應信號。數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時，主器件產(chǎn)生停止條件

    2. Linux I2C 結(jié)構(gòu)分析

    2.1 層次分析

    1. I2C Core

    I2C Core用于維護Linux的I2C核心部分，其中維護了兩個靜態(tài)的List,分別記錄系統(tǒng)中的I2C driver結(jié)構(gòu)和I2C adapter結(jié)構(gòu)。

    static LIST_HEAD（adapters）；

    static LIST_HEAD（drivers）；

    I2C core提供接口函數(shù)，允許一個I2C adatper,I2C driver和I2C client初始化時在I2C core中進行注冊，以及退出時進行注銷。具體可以參見i2c_core.c代碼。

    同時還提供了I2C總線讀寫訪問的一般接口（具體的實現(xiàn)在與I2C控制器相關(guān)的I2C adapter中實現(xiàn)），主要應用在I2C設備驅(qū)動中。

    常用的主要是

    i2c_master_send（）

    i2c_master_recv（）

    i2c_transfer（）

    2. I2C bus driver

    總線驅(qū)動的職責，是為系統(tǒng)中每個I2C總線增加相應的讀寫方法。但是總線驅(qū)動本身并不會進行任何的通訊，它只是存在在那里，等待設備驅(qū)動調(diào)用其函數(shù)。

    在系統(tǒng)開機時，首先裝載的是I2C總線驅(qū)動。一個總線驅(qū)動用于支持一條特定的I2C總線的讀寫。一個總線驅(qū)動通常需要兩個模塊，一個struct i2c_adapter和一個struct i2c_algorithm來描述：

    在 buses目錄下的i2c-pxa.c中實現(xiàn)了PXA的I2C總線適配器，I2C adapter 構(gòu)造一個對I2C core層接口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并通過接口函數(shù)向I2C core注冊一個控制器。I2C adapter主要實現(xiàn)對I2C總線訪問的算法，iic_xfer（）函數(shù)就是I2C adapter底層對I2C總線讀寫方法的實現(xiàn)。同時I2C adpter 中還實現(xiàn)了對I2C控制器中斷的處理函數(shù)。

    1） i2c-pxa.c定義了i2c_algorithm,并且實現(xiàn)了master的發(fā)送函數(shù)i2c_pxa_xfer（），以及設備查詢總線的模式的函數(shù)i2c_pxa_functionality（）

    static const struct i2c_algorithm i2c_pxa_algorithm = {

    .master_xfer = i2c_pxa_xfer,

    .functionality = i2c_pxa_functionality,

    };

    2） i2c-pxa.c中，實現(xiàn)了i2c_adapter,主要是在定義pxa-i2c時進行初始化，并且i2c_pxa_probe（）中進行填充parent指針，并且調(diào)用

    ret = i2c_add_adapter（&i2c->adap）；

    進行添加。

    static struct pxa_i2c i2c_pxa = {

    .lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED,

    .adap = {

    .owner = THIS_MODULE,

    .algo = &i2c_pxa_algorithm,

    .name = "pxa2xx-i2c.0",

    .retries = 5,

    },

    };

    總的來說，在i2c-pxa中，使用platform驅(qū)動模型，完成了i2c的總線兩種模塊struct i2c_adapter和struct i2c_algorithm

    3. I2C device driver

    I2C只有總線驅(qū)動是不夠的，必須有設備才能工作。這就是I2C device driver的必要性。I2C的device是有兩個模塊來描述的，struct i2c_driver和struct i2c_client.

    在介紹chips目錄下的device driver前有必要介紹一下i2c-dev.c文件。

    i2c-dev.c中提供了一個通用的I2C設備的驅(qū)動程序，實現(xiàn)了字符類型設備的訪問接口，對設備的具體訪問是通過I2C adapter來實現(xiàn)的。構(gòu)造一個對I2C core層接口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過接口函數(shù)向 I2C Core注冊一個I2C設備驅(qū)動。同時構(gòu)造一個對用戶層接口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并通過接口函數(shù)向內(nèi)核注冊為一個主設備號為89的字符類型設備。

    static struct i2c_driver i2cdev_driver = {

    .driver = {

    .name = "dev_driver",

    },

    .id = I2C_DRIVERID_I2CDEV,

    .attach_adapter = i2cdev_attach_adapter,

    .detach_adapter = i2cdev_detach_adapter,

    .detach_client = i2cdev_detach_client,

    };

    struct i2c_dev {

    struct list_head list;

    struct i2c_adapter *adap;


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