Linux下I2C总线驱动程序概述 - ARM/DSP多机I2C通信方案

2.1.2 Linux下I2C总线驱动程序概述

　　Linux系统的I2C总线驱动采用体系化结构设计，包括I2C总线适配器驱动和I2C总线设备驱动。总线驱动实现对I2C总线适配器(S3C2440的I2C总线模块)的控制，设备驱动实现对具体设备(F28015的I2C总线模块)的读写控制。图5为总体驱动框架，可以分为三个层次：

　　① I2C框架。内核中i2c.h和i2c?core.c为I2C总线框架的主体，提供了核心数据结构的定义、I2C总线适配器驱动和设备驱动的注册、注销管理、I2C总线通信方法上层的、与具体适配器无关的代码、检测设备地址的上层代码等。i2c?dev.c用于创建I2C总线适配器的设备节点，提供I2C总线设备访问方法等。

　　② I2C总线适配器驱动。定义描述具体I2C总线适配器的数据结构，实现在具体I2C总线适配器上的I2C总线通信方法。

　　③ I2C总线设备驱动。定义描述具体设备的数据结构，借助I2C总线框架的相关函数实现设备的注册，并为用户提供上层应用程序编程接口。

　　

 

　　图5 总体驱动框架

　　Linux的I2C总线驱动框架中的主要数据结构包括： i2c_driver、i2c_client、i2c_adapter和 i2c_algorithm,它们被定义在内核中的i2c. h头文件中。i2c_adapter对应于物理上的一个适配器，而i2c_algorithm对应一套通信方法，用来为适配器提供通信函数。i2c_algorithm中的关键函数master_xfer()用于产生I2C总线访问周期需要的信号，以i2c_msg(即I2C总线消息)为单位。该结构体原型如下：

　　struct i2c_msg{

　　_ _u16 addr;/*设备地址*/

　　_ _u16 flags;/*标志*/

　　_ _u16 len;/*消息长度*/

　　_ _u8 *buf;/*消息数据*/

　　};

　　i2c_driver对应一套驱动方法，是用于辅助作用的数据结构。i2c_client对应于真实的物理设备，每个I2C总线设备都需要一个i2c_client来描述。i2c_adapter和i2c_client的关系与I2C总线硬件体系中适配器和设备关系一致，即i2c_client依附于i2c_adapter.

　　

 

　　图6 设备驱动模块加载流程

　　在Linux内核源代码中drivers目录下的i2c_dev.c文件，是通用的I2C总线设备驱动文件，为应用程序提供open()、write()、read )、ioctl()和close()等操作接口来访问设备。应用层可以借用这些接口访问挂接在适配器上的I2C总线设备的存储空间或寄存器，并控制I2C总线设备的工作方式。

　　2.1.3 S3C2440的I2C总线驱动

　　设备驱动S3C2440内部的I2C总线控制器通过4个寄存器实现对通信的控制，分别是I2C控制寄存器(I2CCON)、I2C状态寄存器(I2CSTAT)、I2C收发数据移位寄存器(I2CDS)、I2C地址寄存器(I2CADD)。

　　按照Linux中I2C总线框架要求，S3C2440的I2C总线驱动设计主要完成以下工作：设计i2c_adapter_s3c_init()模板加载函数和对应于i2c_adapter_s3c_exit()模板卸载函数;设计i2c_adapter_s3c_xfer()模板S3C2440适配器通信方法函数。

　　i2c_adapter_s3c_init()通过注册s3c2440_i2c_driver结构体实现总线驱动的平台注册，s3c2440_i2c_driver结构体包含了具体适配器的probe()函数、remove()函数、resume()函数指针等信息。代码如下：

　　static int _ _init i2c_adap_s3c_init(){

　　int ret;

　　ret=platform_driver_regisiter(&s3c2440_i2c_driver);//注册platform_driver结构体

　　if(ret==0){//注册失败

　　ret=platform_driver_regisiter(&s3c2440_i2c_driver);

　　if(ret)

　　platform_driver_unregisiter (&s3c2440_i2c_driver);

　　}

　　return ret;

　　}

　　static struct platform_driver s3c2440_i2c_driver={

　　.probe=s3c24xx_i2c_probe,

　　.remove=s3c24xx_i2c_remove,

　　.resume=s3c24xx_i2c_resume,

　　.driver={

　　.owner=THIS MODULE,

　　.name="s3c2440?i2c",

　　},

　　} ;

　　完成了S3C2440的I2C总线适配器驱动注册后，就可以将具体设备驱动注册到该总线平台上，实现I2C总线数据通信。i2c_dev.c文件是内核源码提供的通用I2C总线设备驱动文件，针对每个I2C总线适配器生成一个主设备号为89的设备文件，设备驱动模块加载流程如图6所示。完成加载后，驱动提供i2cdev_read()、i2cdev_write()、i2cdev_ioctl()函数来对应用户空间的read()、write()、ioctl()函数，供用户使用。用户通过这些接口函数实现I2C总线数据的读写功能。