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实例解析linux内核I2C体系结构_刘洪涛
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更新于2023-03-16
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实例解析linux内核I2C体系结构_刘洪涛老师写的 其中讲了new style 方式的i2c驱动 我主要是看的这个。
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实例解析 linux 内核 I2C 体系结构
一、概述
谈到在 linux 系统下编写 I2C 驱动,目前主要有两种方式,一种是把 I2C 设备当作一个普通
的字符设备来处理,另一种是利用 linux I2C 驱动体系结构来完成。下面比较下这两种驱动。
第一种方法的好处(对应第二种方法的劣势)有:
● 思路比较直接,不需要花时间去了解 linux 内核中复杂的 I2C 子系统的操作方法。
第一种方法问题(对应第二种方法的好处)有:
● 要求工程师不仅要对 I2C 设备的操作熟悉,而且要熟悉 I2C 的适配器操作;
● 要求工程师对 I2C 的设备器及 I2C 的设备操作方法都比较熟悉,最重要的是写出
的程序可移植性差;
● 对内核的资源无法直接使用。因为内核提供的所有 I2C 设备器及设备驱动都是基
于 I2C 子系统的格式。I2C 适配器的操作简单还好,如果遇到复杂的 I2C 适配器(如:基于
PCI 的 I2C 适配器),工作量就会大很多。
本文针对的对象是熟悉 I2C 协议,并且想使用 linux 内核子系统的开发人员。
网络和一些书籍上有介绍 I2C 子系统的源码结构。但发现很多开发人员看了这些文章后,
还是不清楚自己究竟该做些什么。究其原因还是没弄清楚 I2C 子系统为我们做了些什么,
以及我们怎样利用 I2C 子系统。本文首先要解决是如何利用现有内核支持的 I2C 适配器,
完成对 I2C 设备的操作,然后再过度到适配器代码的编写。本文主要从解决问题的角度去
写,不会涉及特别详细的代码跟踪。
二、I2C 设备驱动程序编写
首先要明确适配器驱动的作用是让我们能够通过它发出符合 I2C 标准协议的时序。
在 Linux 内核源代码中的 drivers/i2c/busses 目录下包含着一些适配器的驱动。如 S3C2410 的
驱动 i2c-s3c2410.c。当适配器加载到内核后,接下来的工作就要针对具体的设备编写设备
驱动了。
编写 I2C 设备驱动也有两种方法。一种是利用系统给我们提供的 i2c-dev.c 来实现一个 i2c 适
配器的设备文件。然后通过在应用层操作 i2c 适配器来控制 i2c 设备。另一种是为 i2c 设备,
独立编写一个设备驱动。注意:在后一种情况下,是不需要使用 i2c-dev.c 的。
1、利用 i2c-dev.c 操作适配器,进而控制 i2c 设备
i2c-dev.c 并没有针对特定的设备而设计,只是提供了通用的 read()、write()和 ioctl()等接口,
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。
需要特别注意的是:i2c-dev.c 的 read()、write()方法都只适合于如下方式的数据格式(可查
看内核相关源码)
图 1 单开始信号时序
所以不具有太强的通用性,如下面这种情况就不适用(通常出现在读目标时)。
图 2 多开始信号时序
而且 read()、write()方法只适用用于适配器支持 i2c 算法的情况,如:
static const struct i2c_algorithm s3c24xx_i2c_algorithm = {
.master_xfer = s3c24xx_i2c_xfer,
.functionality = s3c24xx_i2c_func,
};
而不适合适配器只支持 smbus 算法的情况,如:
static const struct i2c_algorithm smbus_algorithm = {
.smbus_xfer = i801_access,
.functionality = i801_func,
};
基于上面几个原因,所以一般都不会使用 i2c-dev.c 的 read()、write()方法。最常用的是
ioctl()方法。ioctl()方法可以实现上面所有的情况(两种数据格式、以及 I2C 算法和 smbus
算法)。
针 对 i2c 的 算 法 , 需 要 熟 悉 struct i2c_rdwr_ioctl_data 、 struct i2c_msg 。 使 用 的 命 令 是
I2C_RDWR。
struct i2c_rdwr_ioctl_data {
struct i2c_msg __user *msgs; /* pointers to i2c_msgs */
__u32 nmsgs; /* number of i2c_msgs */
};
struct i2c_msg {
_ _u16 addr; /* slave address */
_ _u16 flags; /* 标志(读、写) */
_ _u16 len; /* msg length */
_ _u8 *buf; /* pointer to msg data */
};
针对 smbus 算法,需要熟悉 struct i2c_smbus_ioctl_data。使用的命令是 I2C_SMBUS。对于
smbus 算法,不需要考虑“多开始信号时序”问题。
struct i2c_smbus_ioctl_data {
__u8 read_write; //读、写
__u8 command; //命令
__u32 size; //数据长度标识
union i2c_smbus_data __user *data; //数据
};
下面以一个 实例讲解操作 的具体过程。 通过 S3C2410 操作 AT24C02 e2prom 。 实现在
AT24C02 中任意位置的读、写功能。
首先在内核中已经包含了对 s3c2410 中的 i2c 控制器驱动的支持。提供了 i2c 算法(非
smbus 类型的,所以后面的 ioctl 的命令是 I2C_RDWR)
static const struct i2c_algorithm s3c24xx_i2c_algorithm = {
.master_xfer = s3c24xx_i2c_xfer,
.functionality = s3c24xx_i2c_func,
};
另外一方面需要确定为了实现对 AT24C02 e2prom 的操作,需要确定 AT24C02 的地址及读
写访问时序。
● AT24C02 地址的确定
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