I2C设备驱动的编写(二)

来自：http://blog.chinaunix.net/uid-27041925-id-3630925.html

作者：曹老师,华清远见嵌入式学院讲师。

前面我们说了如何I2C用户模式驱动，这种驱动基于I2C子系统，但是他对于应用程序开发人员的要求较高，需要应用程序开发人员了解硬件的一些东西，比如时序，地址等等，而多数时候应用程序开发人员是按照操作文件的方法操作设备，所以我们更希望用一些更简单的接口去访问。也就是我们今天的内容——基于I2C子系统的字符驱动。

I2C子系统的代码分为三部分如图：



[align=left] [/align]

Host：主机控制器驱动

Device：设备驱动代码

Core: 核心代码，提供设备与控制器的接口

一、主机控制器驱动

Linux下主机控制器驱动，大多数是BSP提供的，这里不多说，简单说下它主要干的活。I2C主机控制器在内核里又叫适配器，用结构i2c_adapter描述。

struct i2c_adapter {

struct module *owner;

unsigned int class; /* classes to allow probing for */

const struct i2c_algorithm *algo; /* the algorithm to access the bus */

……

};

struct i2c_algorithm 提供设备访问控制器的接口，定义如下：

struct i2c_algorithm {

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);

u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);

};

其中master_xfer就是我们给设备端提供的接口，这部分内容按照芯片手册中寄存器的操作实现数据的收发。

最终我们将i2c_adapter注册到系统中，使用如下函数：

int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *);

二、核心代码

这部分就不说了，刚才我们介绍的函数全部是核心代码提供，它主要是提供标准的统一的接口。

三、设备代码



[align=left] [/align]

基于I2C的字符驱动的编写首先我们需要了解几个特定的结构。

1、i2c_bus_type

i2c总线结构定义了一些总线相关的方法，这里我们关系的是i2c_driver和i2c_client的配备规则，为什么匹配呢，i2c_client携带硬件信息，而i2c_driver只负责操作设备而不管操作的是那个设备它需要的硬件信息有i2c_client提供，所以需要i2c_client和i2c_driver协同操作，而一个系统中i2c_driver和i2c_client都可能有多个，如何得到自己的另一半就是我所说的匹配规则，i2c_bus_type的匹配规则定义如下：

struct bus_type i2c_bus_type = {

.name = "i2c",

.match = i2c_device_match,

.probe = i2c_device_probe,

.remove = i2c_device_remove,

.shutdown = i2c_device_shutdown,

.pm = &i2c_device_pm_ops,

};

static int i2c_device_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)

{

struct i2c_client *client = i2c_verify_client(dev);

struct i2c_driver *driver;

if (!client)

return 0;

/* Attempt an OF style match */

if (of_driver_match_device(dev, drv))

return 1;

driver = to_i2c_driver(drv);

/* match on an id table if there is one */

if (driver->id_table)

return i2c_match_id(driver->id_table, client) != NULL;

return 0;

}

我们发现i2c总线的匹配规则是id或name两种，id优先级高。

2、板级结构：

struct i2c_board_info {

char type[I2C_NAME_SIZE]; //芯片类型，其实也就是名字，用来匹配

unsigned short flags; //标志位，一些特定的标志

unsigned short addr; //地址，从设备地址，不包括读写位

void *platform_data; //用来传递一些私有数据

struct dev_archdata *archdata; //同上

struct device_node *of_node;

int irq;

};

板子上没有一个I2C的设备，我们就要注册一个这样的结构体，到内核里边，这部分代码一般添加在平台代码里边，注册函数如下：

i2c_register_board_info(int busnum, struct i2c_board_info const *info,unsigned n)；

busnum 现在很多CPU有多条I2C总线，这个参数表示第几条总线

info 是一个结构体数据，表示我们要注册的I2C设备

n 表示我们注册了几个I2C设备

通过上面函数就能把设备注册到系统中。结构如图：



[align=left] [/align]

3、i2c_client

这个结构我们不需要操作，是操作系统即核心代码自动完成，这个过程其实是在注册i2c_adapter的时候完成的。即在函数i2c_add_numbered_adapter中完成，最终i2c_client携带者i2c_board_info和i2c_adapter的信息。

4、i2c_driver

这部分代码主要负责注册i2c_driver和匹配相应的i2c_client。I2c_driver定义如下：

struct i2c_driver {

int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *);

int (*remove)(struct i2c_client *);

struct device_driver driver;

const struct i2c_device_id *id_table;

……

};

注册函数如下：

int i2c_add_driver(struct i2c_driver *driver)；

这个函数负责注册i2c_driver并匹配i2c_client，当匹配到了对于的i2c_client，probe函数被执行，并且i2c_client被以参数的形式传递过来。我们可以通过i2c_client提供的硬件信息和操作接口操作我们想要的设备。

5、数据传输

数据传输结构：

struct i2c_msg {

__u16 addr; /* slave address */

__u16 flags;

#define I2C_M_TEN 0x0010 /* this is a ten bit chip address */

#define I2C_M_RD 0x0001 /* read data, from slave to master */

#define I2C_M_NOSTART 0x4000 /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */

#define I2C_M_REV_DIR_ADDR 0x2000 /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */

#define I2C_M_IGNORE_NAK 0x1000 /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */

#define I2C_M_NO_RD_ACK 0x0800 /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */

#define I2C_M_RECV_LEN 0x0400 /* length will be first received byte */

__u16 len; /* msg length */

__u8 *buf; /* pointer to msg data */

};

消息的封装与上节用户模式驱动相似，封装好消息使用如下函数提交给核心代码，最终通过控制器驱动发送给具体的设备。

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

adap 适配器，由client->adapter获得。

msgs 消息

num 消息个数

通过上面内容我们就可以构建我们的基于linux下i2c子系统的设备驱动了，例程如下：

平台代码添加：

static struct i2c_board_info i2c_devs0[] __initdata = {

{I2C_BOARD_INFO("lm75", 0x48),},

};

i2c_register_board_info(0, i2c_devs0, ARRAY_SIZE(i2c_devs0));

驱动代码:

#include < linux/module.h>

#include < linux/kernel.h>

#include < linux/init.h>

#include < linux/fs.h>

#include < linux/cdev.h>

#include < linux/i2c.h>

#include < linux/slab.h>

#include < asm/uaccess.h>

MODULE_LICENSE ("GPL");

#define LM75_REG_CONF 0x01

static const u8 LM75_REG_TEMP[3] = {

0x00, /* input */

0x03, /* max */

0x02, /* hyst */

};

struct lm75_data

{

u16 temp[3]; /* Register values,

0 = input

1 = max

2 = hyst */

};

static int lm75_major = 250;

static int lm75_minor = 0;

static int number_of_devices = 1;

static dev_t devno = 0;

static struct cdev cdev;

static struct i2c_client *new_client;

struct lm75_data *data;

static int lm75_read_value(struct i2c_client *client)

{

struct i2c_msg msgs[2];

int status;

char buf1[2];

char buf2[2];

msgs[0].len = 1;

msgs[0].addr = client->addr; // lm75 设备地址

msgs[0].flags = 0;//write

msgs[0].buf = buf1;

msgs[0].buf[0] = LM75_REG_TEMP[0];

msgs[1].len = 2;//读出的数据

msgs[1].addr = client->addr;// lm75 设备地址

msgs[1].flags = I2C_M_RD;//read

msgs[1].buf = buf2;//存放返回值的地址。

status = i2c_transfer(client->adapter, msgs, 2);

if(status < 0)

return status;

printk("1 = %2x %2x\n", buf2[0], buf2[1]);

return (buf2[0] << 8) | buf2[1];

}

static ssize_t lm75_read(struct file *file, char __user *buff, size_t count, loff_t *offset)

{

int status;

status = lm75_read_value(new_client);

if(status < 0)

{

return status;

}

printk("status = %x\n", status);

if(copy_to_user(buff, (char *)&status, sizeof(status)))

return -EFAULT;

return 0;

}

static int lm75_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

return 0;

}

static int lm75_release(struct inode *inode, struct file *file)

{

return 0;

}

static struct file_operations lm75_fops = {

.owner = THIS_MODULE,

.read = lm75_read,

.open = lm75_open,

.release = lm75_release,

};

static int lm75_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)

{

int ret = 0;

new_client = client;

devno = MKDEV(lm75_major, lm75_minor);

ret = register_chrdev_region(devno, number_of_devices, "lm75");

if(ret)

{

printk("failed to register device number\n");

goto err_register_chrdev_region;

}

cdev_init(&cdev, &lm75_fops);

cdev.owner = THIS_MODULE;

ret = cdev_add(&cdev, devno, number_of_devices);

if(ret)

{

printk("failed to add device\n");

goto err_cdev_add;

}

return 0;

err_cdev_add:

unregister_chrdev_region(devno, number_of_devices);

err_register_chrdev_region:

kfree(data);

return ret;

}

static int lm75_remove(struct i2c_client *client)

{

cdev_del(&cdev);

unregister_chrdev_region(devno, number_of_devices);

return 0;

}

enum lm75_type { /* keep sorted in alphabetical order */

lm75,

lm75a,

};

static const struct i2c_device_id lm75_ids[] = {

{ "lm75", lm75, },

{ "lm75a", lm75a, },

{ /* LIST END */ }

};

static struct i2c_driver lm75_driver = {

.driver = {

.name = "lm75",

},

.probe = lm75_probe,

.remove = lm75_remove,

.id_table = lm75_ids,

};

static int __init s5pc100_lm75_init(void)

{

return i2c_add_driver(&lm75_driver);

}

static void __exit s5pc100_lm75_exit(void)

{

i2c_del_driver(&lm75_driver);

}

module_init(s5pc100_lm75_init);

module_exit(s5pc100_lm75_exit);