Linux I2C子系统分析-I2C总线驱动

drivers/i2c/busses下包含各种I2C总线驱动,如S3C2440I2C总线驱动i2c-s3c2410.c,使用GPIO模拟I2C总线的驱动i2c-gpio.c,这里只分析i2c-gpio.c

i2c-gpio.c它是gpio模拟I2C总线的驱动,总线也是个设备,在这里将总线当作平台设备处理,那驱动当然是平台设备驱动,看它的驱动注册和注销函数。

没有什么好说的,它的初始化和注销函数就是注册和注销一个平台设备驱动,直接看它的platform_driver结构i2c_gpio_driver

小提示:是不是我们应该注册一个平台设备,以和这个驱动匹配,那先来注册这个平台设备。

先定义这个平台设备结构,至于怎么注册平台设备我想大家都应该知道吧。

在这里struct platform_device结构中的name字段要和struct platform_driverdriver字段中name字段要相同,因为平台总线就是通过这个来判断设备和驱动是否匹配的。注意这里的id将它赋值了0,至于到底有什么用,后面再来细看。这个结构里面还包含一个最重要的数据i2c_gpio_adapter_data,它struct i2c_gpio_platform_data结构类型变量,这个结构体类型定义在include/linux/i2c-gpio.h中。

这个结构体主要描述gpio模拟i2c总线,sda_pinscl_pin表示使用哪两个IO管脚来模拟I2C总线,udelaytimeout分别为它的时钟频率和超时时间,sda_is_open_drainscl_is_open_drain表示sdascl这两个管脚是否是开漏(opendrain)电路,如果是设置为1scl_is_output_only表示scl这个管脚是否只是作为输出,如果是设置为1

回到驱动中,看其中最重要的i2c_gpio_probe

从这句开始pdata= pdev->dev.platform_data;这不正是我们在平台设备结构中定义的数据吗。然后是使用kzalloc申请两段内存空间,一个是为结构struct i2c_adapter申请的,另一个是为结构structi2c_algo_bit_data申请的。

struct i2c_adapter结构定义在include/linux/i2c.h

I2C子系统中,I2C适配器使用结构struct i2c_adapter描述,代表一条实际的I2C总线。

struct i2c_algo_bit_data结构定义在include/linux/i2c-algo-bit.h

这个结构主要用来定义对GPIO管脚的一些操作,还是回到probe

接下来使用gpio_request去申请这个两个GPIO管脚,申请的目的是为了防止重复使用管脚。然后是根据struct i2c_gpio_platform_data结构中定义的后面三个数据对struct i2c_algo_bit_data结构中的函数指针做一些赋值操作。接下来是I2C时钟频率和超时设置,如果在struct i2c_gpio_platform_data结构中定义了值,那么就采用定义的值,否则就采用默认的值。然后是对struct i2c_adapter结构的一些赋值操作,比如指定它的父设备为这里的平台设备,前面在平台设备中定义了一个id,这里用到了,赋给了struct i2c_adapter中的nr成员,这个值表示总线号,这里的总线号和硬件无关,只是在软件上的区分。然后到了最后的主角i2c_bit_add_numbered_bus,这个函数定义在drivers/i2c/algos/i2c-algo-bit.c

先看i2c_bit_prepare_bus函数

bit_test为模块参数,这里不管它,看这样一句adap->algo= &i2c_bit_algo;

来看这个结构定义

先看这个结构类型在哪里定义的include/linux/i2c.h

其实也没什么,就三个函数指针外加一长串注释

这个结构的master_xfer指针为主机的数据传输,具体来看bit_xfer这个函数,这个函数和I2C协议相关,I2C协议规定要先发送起始信号,才能开始进行数据的传输,最后数据传输完成后发送停止信号,看接下来代码对I2C协议要熟悉,所以这里的关键点是I2C协议。

1.发送起始信号

i2c_start(adap);

看这个函数前,先看I2C协议怎么定义起始信号的


起始信号就是在SCL为高电平期间,SDA从高到低的跳变,再来看代码是怎么实现的

这些setsdasetscl这些都是使用的总线的函数,在这里是使用的i2c-gpio.c中定义的函数,还记得那一系列判断赋值吗。

2.往下是个大的for循环

到了这里又不得不说这个struct i2c_msg结构,这个结构定义在include/linux/i2c.h

这个结构专门用于数据传输相关的addrI2C设备地址,flags为一些标志位,len为数据的长度,buf为数据。这里宏定义的一些标志还是需要了解一下。

I2C_M_TEN表示10位设备地址

I2C_M_RD读标志

I2C_M_NOSTART无起始信号标志

I2C_M_IGNORE_NAK忽略应答信号标志

回到for,这里的num代表有几个struct i2c_msg,进入for语句,接下来是个if语句,判断这个设备是否定义了I2C_M_NOSTART标志,这个标志主要用于写操作时,不必重新发送起始信号和设备地址,但是对于读操作就不同了,要调用i2c_repstart这个函数去重新发送起始信号,调用bit_doAddress函数去重新构造设备地址字节,来看这个函数。

这里先做了一个判断,10位设备地址和7位设备地址分别做不同的处理,通常一条I2C总线上不会挂那么多I2C设备,所以10位地址不常用,直接看对7位地址的处理。struct i2c_msgaddr中是真正的设备地址,而这里发送的addr7位才是设备地址,最低位为读写位,如果为读,最低位为1,如果为写,最低位为0。所以要将struct i2c_msgaddr向左移1位,如果定义了I2C_M_RD标志,就将addr或上1,前面就说过,这个标志就代表读,如果是写,这里就不用处理,因为最低位本身就是0。最后调用try_address函数将这个地址字节发送出去。

最主要的就是调用i2c_outb发送一个字节,retries为重复次数,看前面adap->retries= 3;

如果发送失败,也就是设备没有给出应答信号,那就发送停止信号,发送起始信号,再发送这个地址字节,这就叫retries。来看这个具体的i2c_outb函数

这个函数有两个参数,一个是structi2c_adapter代表I2C主机,一个是发送的字节数据。那么I2C是怎样将一个字节数据发送出去的呢,那再来看看协议。



首先是发送字节数据的最高位,在时钟为高电平期间将一位数据发送出去,最后是发送字节数据的最低位。发送完成之后,我们需要一个ACK信号,要不然我怎么知道发送成功没有,ACK信号就是在第九个时钟周期时数据线为低,所以在一个字节数据传送完成后,还要将数据线拉高,我们看程序中就是这一句sdahi(adap);等待这个ACK信号的到来,这样一个字节数据就发送完成。

回到bit_xfer函数中,前面只是将设备地址字节发送出去了,那么接下来就是该发送数据了。

注意:这里的数据包括操作设备的基地址

如果是读则调用readbytes函数去读,如果是写则调用sendbytes去写,先看readbytes函数

其中一个大的while循环,调用i2c_inb去读一个字节,count为数据的长度,单位为多少个字节,

那就来看i2c_inb函数。

再来看sendbytes函数

也是一个大的while循环,同发送地址字节一样,也是调用i2c_outb去发送一个字节,count也是数据长度,由于i2c_outb函数在前面发送设备地址那里已经介绍了,这里也就不贴出来了。

还是回到bit_xfer函数,数据传输完成后,调用i2c_stop函数发送停止信号。我们看停止信号函数怎么去实现的。

看前面发送起始信号的那张图,停止信号就是在时钟为高电平期间,数据线从低到高的跳变。我们看程序是先将数据线拉低,将时钟线拉高,最后将数据拉高,这样就够成了一个停止信号。

还是回到i2c_bit_add_numbered_bus这个函数中来,看另外一个函数调用i2c_add_numbered_adapter

最重要的是这句i2c_register_adapter,注册这条I2C总线,进去看看

看内核代码有时就会这样,会陷入内核代码的汪洋大海中,而拔不出来,直接后果是最后都忘记看这段代码的目的,丧失继续看下去的信心。所以为了避免这样情况出现,所以最好在开始看代码的时候要明确目标,我通过这段代码到底要了解什么东西,主干要抓住,其它枝叶就不要看了。

在这里我认为主要的有

1.注册这个I2C总线设备

这个设备的总线类型为i2c_bus_type

看一下它的match函数

这个match函数主要用来匹配我们的I2C设备和I2C驱动的,如果匹配成功,最后会调用驱动的probe函数,来看它如何匹配的。

就是判断I2C设备的name字段和驱动中id_table中定义的name字段是否相等。

2.往这条总线上添加设备

遍历__i2c_board_list这条链表,看下面的if语句,首先要让struct i2c_devinfo结构中的busnum等于struct i2c_adapter中的nr,我们前面也说了,这个nr就是i2c总线的总线号,这里可以理解为是在往这条总线上添加设备。所以,如果我们要向I2C注册一个I2C设备的话,直接向__i2c_board_list添加一个设备信息就可以了,先来看这个设备信息结构是怎么定义的。

定义这样一个信息呢一般使用一个宏I2C_BOARD_INFO

dev_type为设备的名字,前面也说了,这个name一定要和I2C驱动相同。addr为设备的地址。

定义了这样一组信息之后呢,接下来当然是往链表添加这些信息了。

第一个参数呢需要注意,它是I2C总线号,一定要和具体的I2C总线对应。我们看又定义了这样一个结构struct i2c_devinfo

最后是调用list_add_tail__i2c_board_list这条链表添加设备信息。

然后是i2c_new_device

这个函数的功能是新建一个I2C设备并注册它,在I2C子系统中,I2C设备使用结构structi2c_client描述,那么首先要申请内存空间,I2C设备的主机是谁,必须知道挂载到哪条总线上的,然后就是一些赋值操作,最后就是注册设备,那么这个设备就实实在在的挂在到这条总线上了,这也是新的I2C设备注册方式。

3.i2c_do_add_adapter

你看说着说着就跑远了

前面通过i2c_scan_static_board_infoI2C总线上添加设备是新的方式,而这里调用每个I2C设备驱动的attach_adapter函数,然后在attach_adapter函数中去实现设备的注册,这是老的方式,i2c-dev.c中就是采用的这种方式。至此,总线这块就看完了。

posted @ 2012-01-19 15:56  移动应用开发  阅读(730)  评论(0编辑  收藏  举报