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Linux I2C驱动源码分析(一)

Posted on 2010-09-05 15:50  路漫漫...  阅读(6708)  评论(0编辑  收藏  举报
 

内核版本:2.6.31.6

 

首先在S3C2440平台的初始化函数中,主要是将开发平台的设备注册进了系统,也就是将device注册到了platform虚拟的总线上,并进行了一些初始化的工作,这里我们只关注I2C的部分。

 

static void __init smdk2440_machine_init(void)

{

       s3c24xx_fb_set_platdata(&smdk2440_fb_info);

       s3c_i2c0_set_platdata(NULL);

 

       platform_add_devices(smdk2440_devices, ARRAY_SIZE(smdk2440_devices));

       smdk_machine_init();

}

 

s3c_i2c0_set_platdata()函数将S3C2440上的I2C控制器进行了一些初始化,但是并没有写入硬件寄存器,仅仅是保存在了s3c2410_platform_i2c结构体中。

 

void __init s3c_i2c0_set_platdata(struct s3c2410_platform_i2c *pd)

{

       struct s3c2410_platform_i2c *npd;

 

       if (!pd)

              pd = &default_i2c_data0;

 

       npd = kmemdup(pd, sizeof(struct s3c2410_platform_i2c), GFP_KERNEL);

       if (!npd)

              printk(KERN_ERR "%s: no memory for platform data\n", __func__);

       else if (!npd->cfg_gpio)

              npd->cfg_gpio = s3c_i2c0_cfg_gpio;

       /* s3c_i2c0_cfg_gpio 配置I2C控制器GPIO函数指针 */

       s3c_device_i2c0.dev.platform_data = npd;

    /*最后将struct device 中的platform_data指针直指向了初始化后的 s3c2410_platform_i2c结构体  */

}

 

函数s3c_i2c0_cfg_gpio()很简单,实际上就是配置GPIOI2C的工作模式

 

void s3c_i2c0_cfg_gpio(struct platform_device *dev)

{

       s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE(15), S3C2410_GPE15_IICSDA);

       s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE(14), S3C2410_GPE14_IICSCL);

}

s3c_i2c0_set_platdata(struct s3c2410_platform_i2c *pd)函数实际上就是把初始化数据段中的default_i2c_data0结构体复制过来,然后对GPIO进行配置的函数指针进行了初始化。default_i2c_data0结构体如下:

static struct s3c2410_platform_i2c default_i2c_data0 __initdata = {

       .flags             = 0,

       .slave_addr     = 0x10,

       .frequency      = 100*1000,

       .sda_delay      = 100,

};

 

s3c2410_platform_i2c结构体原型如下,根据英文注释即可大致理解其意思

/**

 *    struct s3c2410_platform_i2c - Platform data for s3c I2C.

 *    @bus_num: The bus number to use (if possible).

 *    @flags: Any flags for the I2C bus (E.g. S3C_IICFLK_FILTER).

 *    @slave_addr: The I2C address for the slave device (if enabled).

 *    @frequency: The desired frequency in Hz of the bus.  This is

 *                  guaranteed to not be exceeded.  If the caller does

 *                  not care, use zero and the driver will select a

 *                  useful default.

 *    @sda_delay: The delay (in ns) applied to SDA edges.

 *    @cfg_gpio: A callback to configure the pins for I2C operation.

 */

struct s3c2410_platform_i2c {

       int           bus_num;

       unsigned int    flags;

       unsigned int    slave_addr;

       unsigned long  frequency;

       unsigned int    sda_delay;

 

       void (*cfg_gpio)(struct platform_device *dev);

};

 

在函数smdk2440_machine_init(void)中,调用了

platform_add_devices(smdk2440_devices, ARRAY_SIZE(smdk2440_devices));

即将smdk2440_devices结构体数组中platform_device添加到了系统中,也就是添加到了platform总线上。smdk2440_devices的具体内容如下:

 

static struct platform_device *smdk2440_devices[] __initdata = {

       &s3c_device_usb,

       &s3c_device_lcd,

       &s3c_device_wdt,

       &s3c_device_i2c0,

       &s3c_device_iis,

       &s3c_device_dm9000,

       &s3c_device_rtc,

};

 

其中s3c_device_i2c0保存了S3C2440中的I2C控制器的一些内部资源等信息,具体内容如下:

struct platform_device s3c_device_i2c0 = {

  .name             = "s3c2410-i2c",     

/*设备名,platform总线的match函数中会用设备名和驱动名的比较来绑定设备和驱动程序*/

#ifdef CONFIG_S3C_DEV_I2C1

       .id             = 0,

#else

       .id             = -1,

#endif

       .num_resources       = ARRAY_SIZE(s3c_i2c_resource),

       .resource   = s3c_i2c_resource,

};

 

其中s3c_i2c_resource结构体保存了S3C2440I2C控制器寄存器的物理地址和中断号等具体的硬件信息。

 

static struct resource s3c_i2c_resource[] = {

       [0] = {

              .start = S3C_PA_IIC,

              .end   = S3C_PA_IIC + SZ_4K - 1,

              .flags = IORESOURCE_MEM,

       },

       [1] = {

              .start = IRQ_IIC,

              .end   = IRQ_IIC,

              .flags = IORESOURCE_IRQ,

       },

};

在后面注册具体设备驱动时也会添加到paltform总线上,platform总线会将具体的设备和驱动进行绑定,这样驱动就可以操作具体的设备了。platform实际上是一个虚拟的总线,本质上也是一个设备。

 

好了,上面是一些板级的硬件设备资源向系统的注册,没有设计到具体的硬件操作,在加载驱动程序时,驱动程序会根据已经注册到系统的具体设备的硬件资源进行初始化,也就是进行一些硬件操作,控制硬件设备的正常工作,下面来分析驱动程序的加载过程。

 

S3C2440平台上的I2C的驱动程序在linux/drivers/i2c/busses/i2c-s3c2410.c文件中,

在驱动的加载程序中,将platform_driver类型的s3c24xx_i2c_driver注册到了系统中。

static int __init i2c_adap_s3c_init(void)

{

       return platform_driver_register(&s3c24xx_i2c_driver);

}

 

分析platform_driver_register(&s3c24xx_i2c_driver);的源代码可知,实际上是将s3c24xx_i2c_driver注册到了platform总线上。

int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)

{

       drv->driver.bus = &platform_bus_type;

/*device_driver中的proberemoveshutdown函数指针指向platform_driver中的函数,后面进行驱动和设备绑定后会调用probe函数 */

       if (drv->probe)

              drv->driver.probe = platform_drv_probe;

       if (drv->remove)

              drv->driver.remove = platform_drv_remove;

       if (drv->shutdown)

              drv->driver.shutdown = platform_drv_shutdown;

 

       return driver_register(&drv->driver);

}

 

下图即为Linux 2.6中引入的设备驱动模型的结构图(只是个总体框架,并不是指这的platform总线,设备和驱动)。

 

 

 

 

总线上包括设备和驱动的集合,总线上所有设备组成双向循环链表,包含在platform_device的设备集合中,总线上所有驱动组成双向循环链表,包含在platform_dirver的驱动集合中。

platform_driver_register(struct platform_driver *drv)函数实际上是对driver_register(struct device_driver *drv)函数的一个简单封装。driver_register()函数的调用关系如下

 

driver_register()

>bus_add_driver(drv);

       —> driver_attach(drv);

        —> bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach);

 

bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach)函数会遍历总线上所有的设备,并调用__driver_attach函数,判断驱动是否和设备匹配,若匹配则将struct device中的 struct device_driver *driver指向此驱动,也就是进行了驱动和设备的绑定,若不匹配,则继续遍历下一个设备。事实上,在向总线注册设备时,同样会进行类似的操作,遍历总线上所有驱动程序,找到则进行设备与驱动程序的绑定。

static int __driver_attach(struct device *dev, void *data)

{

       struct device_driver *drv = data;

       /*

        * Lock device and try to bind to it. We drop the error

        * here and always return 0, because we need to keep trying

        * to bind to devices and some drivers will return an error

        * simply if it didn't support the device.

        *

        * driver_probe_device() will spit a warning if there

        * is an error.

        */

/*调用platform总线的match()函数,即platform_match函数,判断设备和驱动是否匹配,若匹配则返真,找到对应的设备,继续执行后面的程序,若没有找到,则返回假,函数执行结束 。这里我们的I2C驱动找到了可以驱动的设备,所以会继续执行*/

       if (!driver_match_device(drv, dev))

              return 0;

       if (dev->parent)      /* Needed for USB */

              down(&dev->parent->sem);

       down(&dev->sem);

/*设备是否已经找到驱动?显然,这里没有找到驱动,因为设备在向系统中platform总线注册时还没有驱动注册到platform总线上,所以dev->drive = NULL */

       if (!dev->driver)

              driver_probe_device(drv, dev);

       up(&dev->sem);

       if (dev->parent)            

up(&dev->parent->sem);

 

       return 0;

}

 

driver_probe_device(drv, dev)函数进行驱动与设备的绑定。

/**

 * driver_probe_device - attempt to bind device & driver together

 * @drv: driver to bind a device to

 * @dev: device to try to bind to the driver

 *

 * This function returns -ENODEV if the device is not registered,

 * 1 if the device is bound sucessfully and 0 otherwise.

 *

 * This function must be called with @dev->sem held.  When called for a

 * USB interface, @dev->parent->sem must be held as well.

 */

int driver_probe_device(struct device_driver *drv, struct device *dev)

{

       int ret = 0;

 

       if (!device_is_registered(dev))   //判断设备是否已经注册

              return -ENODEV;

 

       pr_debug("bus: '%s': %s: matched device %s with driver %s\n",

               drv->bus->name, __func__, dev_name(dev), drv->name);

       ret = really_probe(dev, drv);

 

       return ret;

}

 

really_probe函数中 进行devicedriver的绑定,并调用用户在device_driver 中注册的probe()例程。

static int really_probe(struct device *dev, struct device_driver *drv)

{

       int ret = 0;

 

       atomic_inc(&probe_count);

       pr_debug("bus: '%s': %s: probing driver %s with device %s\n",

               drv->bus->name, __func__, drv->name, dev_name(dev));

       WARN_ON(!list_empty(&dev->devres_head));

 

/*device中的device_driver指针指向了这个driver,即完成devicedriver的绑定*/

dev->driver = drv; 

f (driver_sysfs_add(dev)) {

              printk(KERN_ERR "%s: driver_sysfs_add(%s) failed\n",

                     __func__, dev_name(dev));

              goto probe_failed;

       }

/*若总线设置了probe函数,则调用总线的probe函数,然而platform总线并没有设置 */

       if (dev->bus->probe) {

              ret = dev->bus->probe(dev);

              if (ret)

                     goto probe_failed;

       }

/* 否则,调用驱动注册在device_driver里的probe,这个函数中一般进行获得硬件资源,初始化硬件等操作,这里实际调用了s3c24xx_i2c_probe函数*/

else if (drv->probe) {

              ret = drv->probe(dev);

              if (ret)

                     goto probe_failed;

       }

/*将设备添加到driver所支持的设备列表中(因为一个驱动可以支持多个设备),并通知bus上的设备,表明BUS_NOTIFY_BOUND_DRIVER   */

       driver_bound(dev);

       ret = 1;

       pr_debug("bus: '%s': %s: bound device %s to driver %s\n",

               drv->bus->name, __func__, dev_name(dev), drv->name);

       goto done;

 

probe_failed:

       devres_release_all(dev);

       driver_sysfs_remove(dev);

       dev->driver = NULL;

 

       if (ret != -ENODEV && ret != -ENXIO) {

              /* driver matched but the probe failed */

              printk(KERN_WARNING

                     "%s: probe of %s failed with error %d\n",

                     drv->name, dev_name(dev), ret);

       }

       /*

        * Ignore errors returned by ->probe so that the next driver can try

        * its luck.

        */

       ret = 0;

done:

       atomic_dec(&probe_count);

       wake_up(&probe_waitqueue);

       return ret;

}

 

到这里,I2C设备软件层次上的驱动模型已经建立好了,接着会执行s3c24xx_i2c_probe函数,获取系统开始注册的一些硬件资源信息,进行硬件上的一些操作,以及真正的涉及到数据传输驱动程序的注册等操作。