I2C子系統驅動框架及應用 (轉)
I2C子系統驅動框架： 應用程序層（app層） ——————————————————————————————————– i2c driver層： 從設備驅動層（TS Sensor等） 1. 需要和應用層交互（fops cdev） 2. 封裝數據，但是不知道數據如何寫入到硬件，需要調用adapter層的相關函數去寫 ——————————————————————————————————– i2c core：維護i2c bus， 包括i2c driver和i2c client鏈表 1. 實現i2c client和i2c driver的匹配 ——————————————————————————————————– i2c adapter層： i2c控制器層，初始化i2c控制器，實現i2c時序 1. 將數據寫入或讀取從設備 2. 不知道具體數據(i2c driver提供的數據)是什麽，但知道具體如何操作（讀/寫）從設備 這一層是具體的廠商實現的，比如三星：driver/i2c/busser/i2c-s3c2410.c
框架中，i2c core是由Linux內核實現的（i2c-core.c）,i2c adapter是由具體的芯片廠商實現的，比如三星的芯片adapter實現都在driver/i2c/busser/i2c-s3c2410.c。所以這連個部分需要編譯到uImage中（make menuconfig -> device driver -> <*> i2c support -> i2c hardware Bus support -> S3C2410 I2C driver）。 如果在/sys/bus/i2c/devices/i2c-0/1/2 表示有i2c-adapter 存在
在總結的時候看到有其他博友整理的框圖非常好，我就借過來給大家分享！
從i2c驅動架構圖中可以看出，linux內核對i2c架構抽象了一個叫核心層core的中間件，它分離了設備驅動device driver和硬件控制的實現細節（如操作i2c的寄存器），core層不但為上面的設備驅動提供封裝後的內核註冊函數，而且還為下面的硬件事件提供註冊接口（也就是i2c總線註冊接口i2c_add_register），可以說core層起到了承上啟下的作用。
相關的重要結構體和函數： 1. i2c_client 每一個i2c從設備都需要用一個i2c_client結構體來描述，i2c_client對應真實的i2c物理設備device，但是i2c_client不是我們自己寫程序去創建的，而是通過以下常用的方式自動創建的(這個地方不做詳細說明，以介紹總體框架為主)： platform創建： 1. 註冊i2c_board_info 2. 獲取對應的adapter，然後i2c_new_device devicetree創建： 3. 通過設備樹的一個節點去描述一個從設備，設備樹在解析的時候會自動創建client
struct i2c_client {
unsigned short flags; //標誌位 （讀寫）
unsigned short addr; //7位的設備地址（低7位）
char name[I2C_NAME_SIZE]; //設備的名字，用來和i2c_driver匹配
struct i2c_adapter *adapter; //依附的適配器(adapter),適配器指明所屬的總線（i2c0/1/2_bus）
struct device dev; //繼承的設備結構體
int irq; //設備申請的中斷號
struct list_head detected; //已經被發現的設備鏈表
};- 1
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2. i2c_driver driver是指向從設備的驅動程序，由我們自己去實現並通過i2c_add_register註冊到i2c的bus中，和i2c clinet進行匹配，匹配成功則調用probe函數。
struct i2c_driver {
int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *); //設備匹配成功調用的函數
int (*remove)(struct i2c_client *); //設備移除之後調用的函數
struct device_driver driver; //設備驅動結構體
const struct i2c_device_id *id_table; //設備的ID表，匹配用platform創建的client
};- 1
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3. i2c_adapter i2c總線適配器其實就是一個i2c總線控制器，本質上是一個物理設備，主要用來完成i2c總線控制器相關的數據通信 由芯片廠商去實現的。
struct i2c_adapter {
struct module *owner;
unsigned int class; //允許匹配的設備的類型
const struct i2c_algorithm *algo; //指向適配器的驅動程序，實現發送數據的算法
struct device dev; //指向適配器的設備結構體
char name[48]; //適配器的名字
};- 1
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4. i2c_algorithm i2c算法，適配器對應的驅動程序，每一個適配器對應一個驅動程序，用來描述適配器和設備之間的通信方法 由芯片廠商去實現的。
struct i2c_algorithm {
//傳輸函數指針，指向實現IIC總線通信協議的函數
int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num);
};- 1
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5. i2c_msg 把要發送的數據封裝成msg結構體(比如16個字節進行拆分)
struct i2c_msg {
__u16 addr; /* slave address */
__u16 flags; /* 1 - 讀 0 - 寫 */
__u16 len; /* msg length */
__u8 *buf; /* 要發送的數據 */
};- 1
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6. i2c_add_register 註冊一個i2c_driver結構體，通過name或者id_tables或者of_match_table去匹配一個i2c_client,如果匹配成功，則會調用i2c_driver結構體裏面的probe函數，並將對應的i2c_client結構體傳過來。 #define i2c_add_driver(driver) i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver) int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)
7. i2c_transfer 負責通過對應的i2c總線對依附於這個adapter的從機設備（i2c_client）進行讀寫數據（雙向的）。其中要讀寫的數據要封裝成為一個i2c_msg結構體，根據msg的flags標誌位是0還是1來決定是讀還是寫。其實i2c_transfer是對master_xfer的封裝。
/**
* i2c_transfer - execute a single or combined I2C message
* @adap: Handle to I2C bus
* @msgs: One or more messages to execute before STOP is issued to
* terminate the operation; each message begins with a START.
* @num: Number of messages to be executed.
*
* Returns negative errno, else the number of messages executed.
*
* Note that there is no requirement that each message be sent to
* the same slave address, although that is the most common model.
*/
int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
eg.
/* i2c_msg指明要操作的從機地址，方向，緩沖區 */
struct i2c_msg msg[] = {
{client->addr, 0, 1, &txbuf}, //0表示寫，向往從機寫要操作的寄存器的地址
{client->addr, 1, 1, &rxbuf}, //讀數據
};
/* 通過i2c_transfer函數操作msg */
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2); //執行2條msg
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這幾個重要結構體之間的關系： a – i2c_adapter與i2c_algorithm i2c_adapter對應與物理上的一個適配器，而i2c_algorithm對應一套通信方法，一個i2c適配器需要i2c_algorithm中提供的（i2c_algorithm中的又是更下層與硬件相關的代碼提供）通信函數來控制適配器上產生特定的訪問周期。缺少i2c_algorithm的i2c_adapter什麽也做不了，因此i2c_adapter中包含其使用i2c_algorithm的指針。 i2c_algorithm中的關鍵函數master_xfer()用於產生i2c訪問周期需要的start、stop、ack信號，以i2c_msg為單位發送和接收通信數據。 i2c_msg也非常關鍵，調用驅動中的發送接收函數需要填充該結構體
b –i2c_driver和i2c_client i2c_driver對應一套驅動方法 i2c_client對應真實的i2c物理設備device，每個i2c設備都需要一個i2c_client來描述 i2c_driver與i2c_client的關系是一對多。一個i2c_driver上可以支持多個同等類型的i2c_client.
c – i2c_adapter和i2c_client i2c_adapter和i2c_client的關系與i2c硬件體系中適配器和設備的關系一致，即i2c_client依附於i2c_adapter,由於一個適配器上可以連接多個i2c設備，所以i2c_adapter中包含依附於它的i2c_client的鏈表
下面給出一個i2c子系統實例代碼（用設備樹實現）： 主機 - 三星的某款cpu 從機 - mpu6050三軸加速度傳感器
設備樹描述： 當設備樹被內核解析後會生成一個依附於i2c-0這個adapter的i2c_client
@i2c-0 {//表示這個i2c_client所依附的adapter是i2c-0
//對應i2c_client的name = "invensense,mpu6050"
compatible = "invensense,mpu6050";
//對應i2c_client的addr = 0x69 -- 從機設備的地址
reg = <0x69>;
//對應i2c_client的irq
interrupts = <70>;
};
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driver代碼：
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include "mpu6050.h"
MODULE_LICENSE("GPL");
#define SMPLRT_DIV 0x19
#define CONFIG 0x1A
#define GYRO_CONFIG 0x1B
#define ACCEL_CONFIG 0x1C
#define TEMP_OUT_H 0x41
#define TEMP_OUT_L 0x42
#define PWR_MGMT_1 0x6B
int MAJOR = 255;
int MINOR = 0;
struct mpu6050_device {
struct cdev cdev;
dev_t devno;
struct i2c_client * client;
}mpu6050_dev;
/* 讀取mpu6050中一個字節的數據,將讀取的數據的地址返回 */
static int mpu6050_read_byte(struct i2c_client * client, unsigned char reg_add)
{
int ret;
/* 要讀取的那個寄存器的地址 */
char txbuf = reg_add;
/* 用來接收讀到的數據 */
char rxbuf[1];
/* i2c_msg指明要操作的從機地址，方向，緩沖區 */
struct i2c_msg msg[] = {
{client->addr, 0, 1, &txbuf}, //0表示寫，向往從機寫要操作的寄存器的地址
{client->addr, I2C_M_RD, 1, rxbuf}, //讀數據
};
/* 通過i2c_transfer函數操作msg */
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2); //執行2條msg
if (ret < 0)
{
printk("i2c_transfer read err\n");
return -1;
}
return rxbuf[0];
}
static int mpu6050_write_byte(struct i2c_client * client, unsigned char reg_addr, unsigned char data)
{
int ret;
/* 要寫的那個寄存器的地址和要寫的數據 */
char txbuf[] = {reg_addr, data};
/* 1個msg，寫兩次 */
struct i2c_msg msg[] = {
{client->addr, 0, 2, txbuf}
};
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 1);
if (ret < 0)
{
printk("i2c_transfer write err\n");
return -1;
}
return 0;
}
static int mpu6050_open(struct inode * inodep, struct file * filep)
{
printk("%s called\n", __func__);
mpu6050_write_byte(mpu6050_dev.client, PWR_MGMT_1, 0x00);
mpu6050_write_byte(mpu6050_dev.client, SMPLRT_DIV, 0x07);
mpu6050_write_byte(mpu6050_dev.client, CONFIG, 0x06);
mpu6050_write_byte(mpu6050_dev.client, GYRO_CONFIG, 0xF8);
mpu6050_write_byte(mpu6050_dev.client, ACCEL_CONFIG, 0x19);
return 0;
}
static int mpu6050_release(struct inode * inodep, struct file * filep)
{
printk("%s called\n", __func__);
return 0;
}
void get_temp(union mpu6050_data * data)
{
data->temp = mpu6050_read_byte(mpu6050_dev.client, TEMP_OUT_L);
data->temp |= mpu6050_read_byte(mpu6050_dev.client, TEMP_OUT_H) << 8;
}
static long mpu6050_ioctl(struct file * filep, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
union mpu6050_data data;
switch (cmd)
{
case GET_TEMP:
get_temp(&data);
break;
default:
break;
}
if (copy_to_user((unsigned int *)arg, &data, sizeof(data)))
return -1;
return 0;
}
struct file_operations mpu6050_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = mpu6050_open,
.release = mpu6050_release,
.unlocked_ioctl = mpu6050_ioctl,
};
/* 匹配函數,設備樹中的mpu6050結點對應轉換為一個client結構體 */
static int mpu6050_probe(struct i2c_client * client, const struct i2c_device_id * id)
{
int ret;
printk("mpu6050 match ok!\n");
mpu6050_dev.client = client;
/* 註冊設備號 */
mpu6050_dev.devno = MKDEV(MAJOR, MINOR);
ret = register_chrdev_region(mpu6050_dev.devno, 1, "mpu6050");
if (ret < 0)
goto err1;
cdev_init(&mpu6050_dev.cdev, &mpu6050_fops);
mpu6050_dev.cdev.owner = THIS_MODULE;
ret = cdev_add(&mpu6050_dev.cdev, mpu6050_dev.devno, 1);
if (ret < 0)
goto err2;
return 0;
err2:
unregister_chrdev_region(mpu6050_dev.devno, 1);
err1:
return -1;
}
static int mpu6050_remove(struct i2c_client * client)
{
printk("mpu6050 removed!\n");
cdev_del(&mpu6050_dev.cdev);
unregister_chrdev_region(mpu6050_dev.devno, 1);
return 0;
}
/* 用來匹配mpu6050的設備樹 */
static struct of_device_id mpu6050_of_match[] = {
{.compatible = "invensense,mpu6050"},
{},
};
struct i2c_driver mpu6050_driver = {
.driver = {
.name = "mpu6050",
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = of_match_ptr(mpu6050_of_match),
},
.probe = mpu6050_probe,
.remove = mpu6050_remove,
};
static int mpu6050_init(void)
{
printk("%s called\n", __func__);
i2c_add_driver(&mpu6050_driver);
return 0;
}
static void mpu6050_exit(void)
{
printk("%s called\n", __func__);
i2c_del_driver(&mpu6050_driver);
return ;
}
module_init(mpu6050_init);
module_exit(mpu6050_exit);
http://blog.csdn.net/hanp_linux/article/details/72832158I2C子系統驅動框架及應用 (轉)