linux内核I2C子系统学习

Posted 2020-09-23 专注it

写设备驱动：

四部曲：

1. 构建i2c_driver
2. 注册i2c_driver
3. 构建i2c_client （ 第一种方法：注册字符设备驱动、第二种方法：通过板文件的i2c_board_info填充，然后注册）
4.  注销i2c_driver

具体如下：

●    构建i2c_driver

static struct i2c_driver pca953x_driver = {                 .driver = {                                     .name= "pca953x", //名称                                 },                 .id= ID_PCA9555,//id号                 .attach_adapter= pca953x_attach_adapter, //调用适配器连接设备                 .detach_client= pca953x_detach_client,//让设备脱离适配器         };

 

 

●    注册i2c_driver

 

static int __init pca953x_init(void)         {                 return i2c_add_driver(&pca953x_driver);         }         module_init(pca953x_init);   执行i2c_add_driver(&pca953x_driver)后，如果内核中已经注册了i2c适配器，则顺序调用这些适配器来连接我们的i2c设备。此过程是通过调用i2c_driver中的attach_adapter方法完成的。具体实现形式如下：   static int pca953x_attach_adapter(struct i2c_adapter *adapter)         {                 return i2c_probe(adapter, &addr_data, pca953x_detect);                 /*                 adapter:适配器                 addr_data:地址信息                 pca953x_detect：探测到设备后调用的函数                 */         }   地址信息addr_data是由下面代码指定的。         /* Addresses to scan */         static unsigned short normal_i2c[] = {0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27,I2C_CLIENT_END};         I2C_CLIENT_INSMOD;   注意：normal_i2c里的地址必须是你i2c芯片的地址。否则将无法正确探测到设备。而I2C_ CLIENT_INSMOD是一个宏，它会利用normal_i2c构建addr_data。

 

 

●    构建i2c_client，并注册字符设备驱动

i2c_probe在探测到目标设备后，后调用pca953x_detect，并把当时的探测地址address作为参数传入。

static int pca953x_detect(struct i2c_adapter *adapter, int address, int kind)         {                 struct i2c_client *new_client;                 struct pca953x_chip *chip; //设备结构体                 int err = 0,result;                 dev_t pca953x_dev=MKDEV(pca953x_major,0);//构建设备号，根据具体情况设定，这里我只考虑了normal_i2c中只有一个地址匹配的情况。主次设备号来源                 if (!i2c_check_functionality(adapter, I2C_FUNC_SMBUS_BYTE_DATA| I2C_FUNC_SMBUS_WORD_DATA))//判定适配器能力                 goto exit;                 if (!(chip = kzalloc(sizeof(struct pca953x_chip), GFP_KERNEL))) {                         err = -ENOMEM;                         goto exit;                 }                 /****构建i2c-client****/                 chip->client=kzalloc(sizeof(struct i2c_client),GFP_KERNEL);                 new_client = chip->client;                 i2c_set_clientdata(new_client, chip);                 new_client->addr = address;                 new_client->adapter = adapter;                 new_client->driver = &pca953x_driver;                 new_client->flags = 0;                 strlcpy(new_client->name, "pca953x", I2C_NAME_SIZE);                 if ((err = i2c_attach_client(new_client)))//注册i2c_client                 goto exit_kfree;                 if (err)                 goto exit_detach;                 if(pca953x_major)                 {                         result=register_chrdev_region(pca953x_dev,1,"pca953x");                 }                 else{                         result=alloc_chrdev_region(&pca953x_dev,0,1,"pca953x");                         pca953x_major=MAJOR(pca953x_dev);                 }                 if (result < 0) {                         printk(KERN_NOTICE "Unable to get pca953x region, error %d/n", result);                         return result;                 }                 pca953x_setup_cdev(chip,0); //注册字符设备，此处不详解                 return 0;                 exit_detach:                 i2c_detach_client(new_client);         exit_kfree:                 kfree(chip);         exit:                 return err;         }

　　

i2c_check_functionality用来判定设配器的能力，这一点非常重要。你也可以直接查看对应设配器的能力，如

static const struct i2c_algorithm smbus_algorithm = {                 .smbus_xfer= i801_access,                 .functionality= i801_func,         };         static u32 i801_func(struct i2c_adapter *adapter)         {                         return I2C_FUNC_SMBUS_QUICK | I2C_FUNC_SMBUS_BYTE |                                I2C_FUNC_SMBUS_BYTE_DATA | I2C_FUNC_SMBUS_WORD_DATA |                                I2C_FUNC_SMBUS_BLOCK_DATA | I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_I2C_BLOCK|(isich4 ? I2C_FUNC_SMBUS_HWPEC_CALC : 0);         }

　　

    字符驱动的具体实现

struct file_operations pca953x_fops = {                 .owner = THIS_MODULE,                 .ioctl= pca953x_ioctl,                 .open= pca953x_open,                 .release =pca953x_release,         };

　　

字符设备驱动本身没有什么好说的，这里主要想说一下，如何在驱动中调用i2c设配器帮我们完成数据传输。

目前设配器主要支持两种传输方法：smbus_xfer和master_xfer。一般来说，如果设配器支持了master_xfer那么它也可以模拟支持smbus的传输。但如果只实现smbus_xfer，则不支持一些i2c的传输。

int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap,struct i2c_msg *msgs,int num);
int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr,unsigned short flags, char read_write, u8 command, int size, union i2c_smbus_data * data);

master_xfer中的参数设置，和前面的用户空间编程一致。现在只是要在驱动中构建相关的参数然后调用i2c_transfer来完成传输既可。

int i2c_transfer(struct i2c_adapter * adap, struct i2c_msg *msgs, int num)

smbus_xfer中的参数设置及调用方法如下：

static int pca953x_write_reg(struct pca953x_chip *chip, int reg, uint16_t val)         {                 int ret;                 ret = i2c_smbus_write_word_data(chip->client, reg << 1, val);                 if (ret < 0) {                                 dev_err(&chip->client->dev, "failed writing register/n");                                         return -EIO;                                 }                 return 0;         }

　　

上面函数完成向芯片的地址为reg的寄存器写一个16bit的数据。i2c_smbus_write_word_data的实现如下：

s32 i2c_smbus_write_word_data(struct i2c_client *client, u8 command, u16 value)         {                 union i2c_smbus_data data;                 data.word = value;                 return i2c_smbus_xfer(client->adapter,client->addr,client->flags,                  I2C_SMBUS_WRITE,command,I2C_SMBUS_WORD_DATA,&data);         }

　　

从中可以看出smbus传输一个16位数据的方法。其它操作如：字符写、字符读、字读、块操作等，可以参考内核的i2c-core.c中提供的方法。

注释：i2c_client 信息通常在BSP的板文件中通过i2c_board_info 填充，如：

定义一个I2C设备ID为“ad7142_joystick”、地址为0x2C、中断号为IRQ_PF5的i2c_client

 

static struct i2c_board_info __initdata xxx_i2c_board_info[] = {

    {

        I2C_BOARD_INFO(“ad7142_joystick”，0x2C)，

        .irq = IRQ_PF5，

    },

.........

};

然后注册

i2c_register_board_info(1, i2c_devs1, ARRAY_SIZE(i2c_devs1));

通过这个就完成了i2c_client 的注册

 

●    注销i2c_driver

static void __exit pca953x_exit(void)         {                 i2c_del_driver(&pca953x_driver);         }         module_exit(pca953x_exit);

　　

顺序调用内核中注册的适配器来断开我们注册过的i2c设备。此过程通过调用i2c_driver中的attach_adapter方法完成的。具体实现形式如下：

 

static int pca953x_detach_client(struct i2c_client *client)         {                 int err;                 struct pca953x_chip *data;                 if ((err = i2c_detach_client(client)))//断开i2c_client                 return err;                 data=i2c_get_clientdata(client);                 cdev_del(&(data->cdev));                 unregister_chrdev_region(MKDEV(pca953x_major, 0), 1);                 kfree(data->client);                 kfree(data);                 return 0;         }

　　

其实主芯片的i2c的驱动基本上都支持啦，哈哈，所以剩下的工作量不是很大，只需完成从芯片的i2c的驱动操作就ok啦，那个只是分析如何编写的便于深入理解。

另外：

 

几个重要的结构体：i2c_msg（设置设备地址的）、i2c_client（从机设备的地址，一般采用平台设备的形式，用probe函数探测）、i2c_driver自己构建

 

几个重要的方法：i2c_add_driver添加设备、i2c_transfer用于进行I2C适配器和I2C设备之间的一组消息的交互

 

I2C与SCCB协议区别：从机地址因为I2C是7位地址，最后一位是读写位，而SCCB是8位地址，比如ov9650，他是SCCB协议，他的地址是0x60，那么如果挂接到I2C总线上，他的地址就变成0x30了，这样算的：

SCCB地址：：：  0x60：   0 1 1 0_0 0 0 0     这个0还是地址位

I2C地址：：：：                 0 1 1 0_0 0 0 0最后红色的0是读写位，那么地址变成了7 位 +读写位 即 0 1 1_ 0 0 0 0 +0（ 读写位 ）  所以从机地址变成了0x30  

 

 

 

linux内核I2C驱动基本上就这些了！