其实老早就想写这个I2C的了,期间有各种各样的事情给耽误了。借着五一放假的时间把这个写出来,供同志们参考。以后会花一些时间深入研究下内核,虽然以前对内核也有所了解,但是还不系统。I2C的硬件结构并不复杂,一个适配器加几个设备而已。Linux下驱动的体系结构看着挺复杂,实际也是比较简单的。在本文中我还是使用实际的例子,结合硬件和软件两个方面来介绍。希望能给初学的同志们一些帮助,另外抛砖引玉,希望高手能给一些指点。话不多说,开整!~
本文用到的一些资源:
1. Source Insight软件
2. mini2440原理图。 下载地址http://wenku.baidu.com/view/0521ab8da0116c175f0e48fe.html
3. S3C2440 datasheet
4. AT24C08 datasheet
5. Bq27200 datasheet
6. kernel 2.6.31中的At24.c ,Bq27x00_battery.c和i2c-s3c2410.c
7. mini2440的板文件mach-mini2440.c
8. 参考资料:《linux设备驱动开发详解(第2版)》 by 宋宝华
本文的结构:
第一部分:At24C08驱动
1. mini2440中at24c08的电气连接
2. Linux中I2C驱动框架分析
3. I2C总线驱动代码分析
4. at24c08驱动代码分析
第二部分:Bq27200驱动
1. Bq27200的典型应用电路
2. 主要分析一下ba27x00的代码,对比at24c08来加深理解。
---------------------我是分割线----------------------
第一部分
1. mini2440中at24c08的电气连接及其板文件
如下图。
24C08的I2C接口是与2440的IICSCL/IICSDA直接相连的。在2440内部集成了一个I2C控制器,可以通过寄存器来控制它。先来和这四个寄存器混个脸熟吧,后面分析时还会经常用到这四个寄存器。
在mini2440的板文件中可以找到关于at24c08的内容,如下:
/*
* I2C devices
*/
static struct at24_platform_data at24c08 = {
.byte_len = SZ_8K / 8,
.page_size = 16,
};
static struct i2c_board_info mini2440_i2c_devs[] __initdata = {
{
I2C_BOARD_INFO("24c08", 0x50),
.platform_data = &at24c08,
},
};
static void __init mini2440_init(void)
{
... ...
i2c_register_board_info(0, mini2440_i2c_devs,
ARRAY_SIZE(mini2440_i2c_devs));
... ...
}
可以看出,在mini2440的init函数中注册了一个i2c的设备,这个设备我们使用了一个结构体i2c_board_info来描述。这个结构体定义在i2c.h文件中。如下:
struct i2c_board_info {
char type[I2C_NAME_SIZE];
unsigned short flags;
unsigned short addr;
void *platform_data;
struct dev_archdata *archdata;
int irq;
};
其中的platform_data又指向一个at24_platform_data结构体。
以上只是at24c08的部分,在板文件中还可以看到关于2440内部i2c控制器的部分,如下:
static struct platform_device *mini2440_devices[] __initdata = {
... ...
&s3c_device_i2c0,
... ...
};
static void __init mini2440_init(void)
{
... ...
platform_add_devices(mini2440_devices, ARRAY_SIZE(mini2440_devices));
... ...
}
其中s2c_device_i2c0定义在arch/arm/plat-s3c/Dev-i2c0.c中(在同一目录下还可以看到很多Dev-开头的c文件,都是2440内部集成的各种设备),仔细看下面的代码再对比2440的datasheet就可以很清楚的知道:
* 控制器的IO起始地址为S3C_PA_IIC =0x54000000,大小是4K,中断号是43 = IRQ_IIC S3C2410_IRQ(27)
* 控制器名是"s3c2410-i2c"
2. Linux中I2C驱动框架分析
这部分是本文的重点部分。根据上面的电气连接关系我们可以看出,我们要想操作24c08,必须要做两方面的驱动。
第一方面: 2440中I2C控制器的驱动,有了这部分驱动,我们才可以操作控制器来产生I2C的时序信号,来发送数据和接收数据。
第二方面: 24C08的驱动,有了这部分驱动,才能使用控制器正确操作芯片,来读取和存放数据。
在Linux系统中,对上边第一方面的实现叫做I2C总线驱动,对第二方面的实现叫做I2C设备驱动。一般来说,如果CPU中集成了I2C控制器并且Linux内核支持这个CPU,那么总线驱动方面就不用我们操心了,内核已经做好了。但如果CPU中没有I2C控制器,而是外接的话,那么就要我们自己实现总线驱动了。对于设备驱动来说,一般常用的驱动也都包含在内核中了,如果我们用了一个内核中没有的芯片,那么就要自己来写了。
Linux中I2C体系结构如下图所示(图片来源于网络)。图中用分割线分成了三个层次:用户空间(也就是应用程序),内核(也就是驱动部分)和硬件(也就是实际物理设备,这里就是2440中的i2c控制器和at24c08)。这个够清晰了吧?我们现在就是要研究中间那一层。
由上图我们还可以看出哪些信息呢?
1). 可以看到几个重要的组成部分,它们是:Driver,Client,i2c-dev,i2c-core,Algorithm,Adapter。这几个部分在内核中都有相应的数据结构,定义在i2c.h文件中,尽量避免粘贴打断代码来凑数,就不贴出来了。简要概括一下每个结构体的意义。
Driver --> struct i2c_driver
这个结构体对应了驱动方法,重要成员函数有probe,remove,suspend,resume。
还包括一个重要的数据结构: struct i2c_device_id *id_table; 如果驱动可以支持好几个设备,那么这里面就要包含这些设备的ID
Client --> struct i2c_client
应用程序是选择性失明的,它只能看到抽象的设备文件,其他部分都是看不见的。图中只有Client与应用程序有联系,所以我们可以大胆得出结论:这个Client是对应于真实的物理设备,在本文就是at24c08。 所以很显然这个结构体中的内容应该是描述设备的。包含了芯片地址,设备名称,设备使用的中断号,设备所依附的控制器,设备所依附的驱动等内容。
Algorithm -->struct i2c_algorithm
Algorithm就是算法的意思。在这个结构体中定义了一套控制器使用的通信方法。其中关键函数是master_xfer()。我们实际工作中的重要一点就是要实现这个函数。
int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num);
Adapter --> struct i2c_adapter
这个结构体对应一个控制器。其中包含了控制器名称,algorithm数据,控制器设备等。
2). 可以看出,i2c-core起到了关键的承上启下的作用。事实上也是这样,我们将从这里展开来分析。源代码位于drivers/i2c/i2c-core.c中。在这个文件中可以看到几个重要的函数。
*增加/删除i2c控制器的函数
int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
int i2c_del_adapter(struct i2c_adapter *adap)
*增加/删除设备驱动的函数
int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)
void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver)
*增加/删除i2c设备的函数
struct i2c_client *
i2c_new_device(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_board_info const *info);
void i2c_unregister_device(struct i2c_client *client)
注:在2.6.30版本之前使用的是i2c_attach_client()和i2c_detach_client()函数。之后attach被merge到了i2c_new_device中,而detach直接被unresister取代。实际上这两个函数内部都是调用了device_register()和device_unregister()。源码如下:
*I2C传输、发送和接收函数
int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num);
int i2c_master_send(struct i2c_client *client,const char *buf ,int count);
int i2c_master_recv(struct i2c_client *client, char *buf ,int count);
其中send和receive分别都调用了transfer函数,而transfer也不是直接和硬件交互,而是调用algorithm中的master_xfer()函数,所以我们要想进行数据传输,必须自己来实现这个master_xfer()函数,这是总线驱动开发的重点之一。下面以read()系统调用的流程来简单梳理一下:
上一篇:mini2440-i2c驱动分析
下一篇:mini2440 linuxi2c驱动
推荐阅读最新更新时间:2024-11-20 10:45
设计资源 培训 开发板 精华推荐
- MIC2075-2YM单通道配电开关MM8典型应用USB总线供电集线器应用
- 简易电子负载
- DC1513B-AC,用于 LTM9004-AC、9.42MHz LPF、14 位、125Msps 直接转换接收器的演示板
- AM1S-4805SZ 1W DC-DC转换器典型应用
- LTC4097EDDB 演示板,具有 NTC 的双输入独立锂离子电池充电器
- LT8570EDD-1 1MHz 升压转换器从 5V-12V 输入产生 24V 的典型应用
- 108020102, Grove - 基于 PCA9685 的 16 通道 PWM 驱动器评估板
- S12XD,16 位汽车微控制器评估板
- USB-HUB
- DER-528 - 14W非调光、高效率(>86%)、功率因素校正的隔离式LED驱动器
- 环保与安全并重,ADI赋能汽车电动化与智能化完美融合
- 大容量锂离子电池新发现:开启电动车储能系统新领域?
- Nordic nRF52840多协议SoC和支持开发套件获认证为Zigbee兼容平台
- 锂空气电池研究获重大突破,库伦效率接近100%
- 迪拜 GITEX:安装了 miniMICA 的 Rinspeed 汽车 "Oasis" 大出风头
- 英特尔与Arm共建物联网愿景,安全实现“万物联云”
- 电子组装及封装材料制造商如何玩转汽车电子市场?
- Littelfuse推出针对USB Type-C接头的setP温度指示器
- 真正的汽车0级认证和低压1级汽车级EEPROM支持下一代特性
- 普思电子引入1000Base-T1以太网共模扼流圈 可用于各类汽车应用