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实例解析linux内核I2C体系结构【精比较有用讲了i2c的两种编程方式】可用.pdf
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实例解析linux内核I2C体系结构【精比较有用讲了i2c的两种编程方式】可用.pdf
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实例解析 linux 内核 I2C 体系结构
http://blog.csdn.net/hongtao_liu/archive/2009/12/08/4964244.aspx
http://blog.csdn.net/sfrysh/archive/2010/08/19/5823057.aspx
)
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。
第一种方法的问题(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;
要求工程师对 I2C 的设备器及 I2C 的设备操作方法都比较熟悉,最重要的是写出的程
序可移植性差;
对内核的资源无法直接使用。 因为内核提供的所有 I2C 设备器及设备驱动都是基于 I2C
子系统的格式。 I2C 适配器的操作简单还好,如果遇到复杂的 I2C 适配器(如:基于 PCI
的 I2C 适配器),工作量就会大很多。
本文针对的对象是熟悉 I2C 协议,并且想使用 linux 内核子系统的开发人员。
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。
编写 I2C 设备驱动也有两种方法。一种是利用系统给我们提供的 i2c-dev.c 来实现一个 i2c
适配器的设备文件。然后通过在应用层操作 i2c 适配器来控制 i2c 设备。另一种是为 i2c 设
备,独立编写一个设备驱动。注意:在后一种情况下,是不需要使用 i2c-dev.c 的。
1、利用 i2c-dev.c 操作适配器,进而控制 i2c 设备
i2c-dev.c 并没有针对特定的设备而设计, 只是提供了通用的 read() 、write() 和 ioctl() 等接口,
应用层可以借用这些接口访问挂接在适配器上的 i2c 设备的存储空间或寄存器,并控制 I2C
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:
程序代码
static const struct i2c_algorithm s3c24xx_i2c_algorithm = {
.master_xfer = s3c24xx_i2c_xfer,
.functionality = s3c24xx_i2c_func,
};
而不适合适配器只支持 smbus 算法的情况,如:
程序代码
static const struct i2c_algorithm smbus_algorithm = {
.smbus_xfer = i801_access,
.functionality = i801_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 。
程序代码
struct i2c_rdwr_ioctl_data {
struct i2c_msg __user *msgs; /* pointers to i2c_msgs */
__u32 nmsgs; /* number of i2c_msgs */
};
struct i2c_msg {
_ _u16 addr; /* slave address */
_ _u16 flags; /* 标志(读、写) */
_ _u16 len; /* msg length */
_ _u8 *buf; /* pointer to msg data */
};
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。
程序代码
struct i2c_smbus_ioctl_data {
__u8 read_write; // 读、写
__u8 command; // 命令
__u32 size; // 数据长度标识
union i2c_smbus_data __user *data; // 数据
};
下面以一个实例讲解操作的具体过程。通过 S3C2410 操作 AT24C02 eeprom 。实现在
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 )
程序代码
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 eeprom 的操作,需要确定 AT24C02 的地址及读
写访问时序。
● AT24C02 地址的确定
原理图上将 A2 、A1 、A0 都接地了,所以地址是 0x50 。
● AT24C02 任意地址字节写的时序
可见此时序符合前面提到的 “单开始信号时序 ”
● AT24C02 任意地址字节读的时序
可见此时序符合前面提到的 “多开始信号时序 ”
下面开始具体代码的分析(代码在 2.6.22 内核上测试通过) :
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cyh76339129
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