s3c2440裸機-I2c程式設計-3.i2c程式框架
1.iiC裝置的功能
很顯然，IIC控制器提供了傳輸資料的能力，至於資料有什麼含義，IIC控制器並不知道，資料的含義有外部i2c從裝置，我們需要閱讀晶片手冊，才知道IIC控制器應該發出怎樣的資料。
下圖是AT24cxx的操作方法：
2.I2c程式框架
顯然我們的程式應該分為兩層（IIC裝置層，IIC控制器層），框架如下圖所示：
最上層是i2c_test層，用來對i2c的功能進行測試和驗證。
第2層是i2c裝置層，用來對具體某一型號的從裝置進行i2c讀寫
第3層是通用i2c控制器層，用來提供對具體某一型號的i2c主控進行管理操作
最底層是i2c控制器具體的型號層
在通用i2c控制層，我們提供一個統一的介面i2c_transfer，不關使用哪個晶片，他最終都會呼叫i2c_transfer，來選擇某一款I2C控制器，把資料傳送出去，或者從I2c裝置讀到資料。
對於每一次傳輸的資料都可以用一個i2c_msg結構體來表示。但是，讀某個地址的資料時，就要用兩個i2c_msg結構體來描述它，因為一個i2c_msg結構體只能描述一個傳輸方向(讀/寫)，我們讀取ac24ccxx某個地址上的資料時，要先寫出要讀取的地址，然後來讀取裝置地址上的資料。
i2c_test.c檔案
該檔案的內容如下：
void i2c_test(void) { /* 初始化: 選擇I2C控制器 */ /* 提供選單供測試 */ }
這個選單最終會呼叫到at24cxx.c裡面的函式。
at24cxx.c檔案
在裡面會使用標準的介面i2c_transfer來啟動I2C傳輸。該檔案的內容如下：
#define AT24CXX_ADDR 0x50 int at24cxx_write(unsigned int addr, unsigned char *data, int len) { i2c_msg msg; int i; int err; unsigned char buf[2]; for (i = 0; i < len; i++) { buf[0] = addr++; buf[1] = data[i];View Code/* 構造i2c_msg */ msg.addr = AT24CXX_ADDR; msg.lags = 0; /* write */ msg.len = 2; msg.buf = buf; msg.err = 0; msg.cnt_transferred = -1; /* 呼叫i2c_transfer */ err = i2c_transfer(&msg, 1); if (err) return err; } return 0; } int at24cxx_read(unsigned int addr, unsigned char *data, int len) { i2c_msg msg[2]; int err; /* 構造i2c_msg */ msg[0].addr = AT24CXX_ADDR; msg[0].lags = 0; /* write */ msg[0].len = 1; msg[0].buf = &addr; msg[0].err = 0; msg[0].cnt_transferred = -1; msg[1].addr = AT24CXX_ADDR; msg[1].lags = 1; /* read */ msg[1].len = len; msg[1].buf = data; msg[1].err = 0; msg[1].cnt_transferred = -1; /* 呼叫i2c_transfer */ err = i2c_transfer(&msg, 2); if (err) return err; return 0; }
i2c_controller.h檔案
typedef struct i2c_msg { unsigned int addr; /* 7bits */ int flags; /* 0 - write, 1 - read */ int len; int cnt_transferred; unsigned char *buf; }i2c_msg, *p_i2c_msg; typedef struct i2c_controller { int (*int)(void); int (*master_xfer)(i2c_msg msgs, int num); char *name; }i2c_controller, *p_i2c_controller;
i2c_controller.c檔案
該檔案的內容如下：
#define I2C_CONTROLLER_NUM 10 /* 有一個i2c_controller陣列用來存放各種不同晶片的操作結構體 */ static p_i2c_controller p_i2c_controllers[I2C_CONTROLLER_NUM]; static p_i2c_controller p_i2c_con_selected; void register_i2c_controller(p_i2c_controller *p) { int i; for (i = 0; i < I2C_CONTROLLER_NUM; i++) { if (!p_i2c_controllers[i]) { p_i2c_controllers[i] = p; return; } } } /* 根據名字來選擇某款I2C控制器 */ int select_i2c_controller(char *name) { int i; for (i = 0; i < I2C_CONTROLLER_NUM; i++) { if (p_i2c_controllers[i] && !strcmp(name, p_i2c_controllers[i]->name)) { p_i2c_con_selected = p_i2c_controllers[i]; return 0; } } return -1; } /* 實現 i2c_transfer 介面函式 */ int i2c_transfer(i2c_msg msgs, int num) { return p_i2c_con_selected->master_xfer(msgs, num); } void i2c_init(void) { /* 註冊下面的I2C控制器 */ s3c2440_i2c_con_add(); /* 選擇某款I2C控制器 */ select_i2c_controller("s3c2440"); /* 呼叫它的init函式 */ p_i2c_con_selected->init(); }View Code
有陣列一定有註冊函式register_i2c_controller會把下面實現的I2C控制器結構體i2c_controller放到i2c_controller數組裡面。select_i2c_controller函式根據名字來選擇某款I2C控制器後，以後就會使用被選擇的I2C控制器來啟動傳輸。
s3c2440_i2c_controller.c檔案
中斷服務函式，當發生中斷時，就會呼叫中斷服務函式，程式碼如下(詳細內容見下一節)：
void i2c_interrupt_func(int irq) { /* 每傳輸完一個數據將產生一箇中斷 */ /* 對於每次傳輸, 第1箇中斷是"已經發出了裝置地址" */ }
s3c2440_i2c_con_init函式，用來初始化I2C,控制器程式碼如下：
void s3c2440_i2c_con_init(void) { /* 配置引腳用於I2C*/ GPECON &= ~((3<<28) | (3<<30)); GPECON |= ((2<<28) | (2<<30)); /* 設定時鐘 */ /* [7] : IIC-bus acknowledge enable bit, 1-enable in rx mode * [6] : 時鐘源, 0: IICCLK = fPCLK /16; 1: IICCLK = fPCLK /512 * [5] : 1-enable interrupt * [4] : 讀出為1時表示中斷髮生了, 寫入0來清除並恢復I2C操作 * [3:0] : Tx clock = IICCLK/(IICCON[3:0]+1). * Tx Clock = 100khz = 50Mhz/16/(IICCON[3:0]+1) */ IICCON = (1<<7) | (0<<6) | (1<<5) | (30<<0); /* 註冊中斷處理函式 */ register_irq(27, i2c_interrupt_func); }View Code
1).IICCON = (0<<6) | (1<<5) | (30<<0); 設定IICCON控制暫存器。選擇傳送時鐘，使能中斷。設定ACK應答使能，bit[7]。
2).register_irq(27, i2c_interrupt_func)：註冊中斷處理函式，當發生I2C中斷的時候就會呼叫i2c_interrupt_func中斷處理函式。
初始化完成後，就可以呼叫do_master_tx寫I2C從機了，這個函式僅僅啟動I2C傳輸，然後等待，直到資料在中斷服務程式中傳輸完畢後再返回。函式程式碼如下：
int do_master_tx(p_i2c_msg msg) { p_cur_msg = msg; msg->cnt_transferred = -1; msg->err = 0; /* 設定暫存器啟動傳輸 */ /* 1. 配置為 master tx mode */ IICCON |= (1<<7); /* TX mode, 在ACK週期釋放SDA */ IICSTAT = (1<<4); /*IIC-bus data output enable/disable(1: Enable Rx/Tx)*/ /* 2. 把從裝置地址寫入IICDS */ IICDS = msg->addr<<1;//[slave addr [7:1], addr[0] is trans dir] /* 3. IICSTAT = 0xf0 (啟動傳輸), slave addr資料即被髮送出去,當到達第9個clk,無論是否有ack, 將導致中斷產生 */ IICSTAT = 0xf0; /* 後續的傳輸由中斷驅動 */ /* 迴圈等待中斷處理完畢 */ while (!msg->err && msg->cnt_transferred != msg->len); if (msg->err) return -1; else return 0; }View Code
1).IICDS = msg->addr<<1: 把從機地址（高7位，所以需要向右移一位）寫入到IICDS暫存器中。
2).IICSTAT = 0xf0:設定IICSTAT暫存器，將s3c2440設為主機發送器，併發出S訊號後，緊接著就發出從機地址。後續的傳輸工作將在中斷服務程式中完成。
do_master_rx函式的實現和do_master_tx函式類似，程式碼如下：
int do_master_rx(p_i2c_msg msg) { p_cur_msg = msg; msg->cnt_transferred = -1; msg->err = 0; /* 設定暫存器啟動傳輸 */ /* 1. 配置為 Master Rx mode */ IICCON |= (1<<7); /* RX mode, 在ACK週期迴應ACK */ IICSTAT = (1<<4); /*IIC-bus data output enable/disable*/ /* 2. 把從裝置地址寫入IICDS */ IICDS = (msg->addr<<1)|(1<<0); /* 3. IICSTAT = 0xb0 , 從裝置地址即被髮送出去, 將導致中斷產生 */ IICSTAT = 0xb0; /* 後續的傳輸由中斷驅動 */ /* 迴圈等待中斷處理完畢 */ while (!msg->err && msg->cnt_transferred != msg->len); if (msg->err) return -1; else return 0; }View Code
1).IICDS = (msg->addr<<1)|(1<<0)：把從裝置地址寫入IICDS，前7位是從機地址，第8位表示傳輸方向(0表示寫操作，1表示讀操作)。
s3c2440傳輸函式，根據標誌位flags，來指明是讀/寫(1：讀 0：寫)。程式碼如下：
int s3c2440_master_xfer(p_i2c_msg msgs, int num) { int i; int err; for (i = 0; i < num; i++) { if (msgs[i].flags == 0)/* write */ err = do_master_tx(&msgs[i]); else err = do_master_rx(&msgs[i]); if (err) return err; } return 0; }
s3c2440_i2c_con_add函式把上面定義的s3c2440_i2c_con結構體註冊到上層的i2c_controller陣列中.
void s3c2440_i2c_con_add(void) { register_i2c_controller(&s3c2440_i2c_con); }
我們定義一個i2c_controller結構體s3c2440_i2c_con。下面的程式碼對他進行初始化。
static i2c_controller s3c2440_i2c_con = { .name = "s3c2440", .init = s3c2440_i2c_con_init, .master_xfer = s3c2440_master_xfer, };
框架總結如下：