实例解析linux内核I2C体系结构_刘洪涛

实例解析 linux 内核 I2C 体系结构

一、概述

谈到在 linux 系统下编写 I2C 驱动，目前主要有两种方式，一种是把 I2C 设备当作一个普通

的字符设备来处理，另一种是利用 linux I2C 驱动体系结构来完成。下面比较下这两种驱动。

第一种方法的好处（对应第二种方法的劣势）有：

● 思路比较直接，不需要花时间去了解 linux 内核中复杂的 I2C 子系统的操作方法。

第一种方法问题（对应第二种方法的好处）有：

● 要求工程师不仅要对 I2C 设备的操作熟悉，而且要熟悉 I2C 的适配器操作；

网络和一些书籍上有介绍 I2C 子系统的源码结构。但发现很多开发人员看了这些文章后，

还是不清楚自己究竟该做些什么。究其原因还是没弄清楚 I2C 子系统为我们做了些什么，

以及我们怎样利用 I2C 子系统。本文首先要解决是如何利用现有内核支持的 I2C 适配器，

完成对 I2C 设备的操作，然后再过度到适配器代码的编写。本文主要从解决问题的角度去

写，不会涉及特别详细的代码跟踪。

二、I2C 设备驱动程序编写

首先要明确适配器驱动的作用是让我们能够通过它发出符合 I2C 标准协议的时序。

在 Linux 内核源代码中的 drivers/i2c/busses 目录下包含着一些适配器的驱动。如 S3C2410 的

驱动 i2c-s3c2410.c。当适配器加载到内核后，接下来的工作就要针对具体的设备编写设备

驱动了。

设备的工作方式。

需要特别注意的是：i2c-dev.c 的 read()、write()方法都只适合于如下方式的数据格式（可查

看内核相关源码）

图 1 单开始信号时序

所以不具有太强的通用性，如下面这种情况就不适用（通常出现在读目标时）。

图 2 多开始信号时序

而且 read()、write()方法只适用用于适配器支持 i2c 算法的情况，如：

static const struct i2c_algorithm s3c24xx_i2c_algorithm = {

.master_xfer = s3c24xx_i2c_xfer,

.functionality = s3c24xx_i2c_func,

基于上面几个原因，所以一般都不会使用 i2c-dev.c 的 read()、write()方法。最常用的是

ioctl()方法。ioctl()方法可以实现上面所有的情况（两种数据格式、以及 I2C 算法和 smbus

算法）。

针 对 i2c 的 算 法 ， 需 要 熟 悉 struct i2c_rdwr_ioctl_data 、 struct i2c_msg 。 使 用 的 命 令 是

I2C_RDWR。

struct i2c_rdwr_ioctl_data {

struct i2c_msg __user *msgs; /* pointers to i2c_msgs */

__u32 nmsgs; /* number of i2c_msgs */

};

struct i2c_msg {

_ _u16 flags; /* 标志（读、写） */

针对 smbus 算法，需要熟悉 struct i2c_smbus_ioctl_data。使用的命令是 I2C_SMBUS。对于

smbus 算法，不需要考虑“多开始信号时序”问题。

__u8 read_write; //读、写

__u8 command; //命令

AT24C02 中任意位置的读、写功能。

首先在内核中已经包含了对 s3c2410 中的 i2c 控制器驱动的支持。提供了 i2c 算法（非

smbus 类型的，所以后面的 ioctl 的命令是 I2C_RDWR）

static const struct i2c_algorithm s3c24xx_i2c_algorithm = {

.master_xfer = s3c24xx_i2c_xfer,

.functionality = s3c24xx_i2c_func,

};

另外一方面需要确定为了实现对 AT24C02 e2prom 的操作，需要确定 AT24C02 的地址及读

写访问时序。

● AT24C02 地址的确定