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Linux系统驱动之I2C_Adapter驱动框架讲解与编写

发布时间:2021-08-25 11:07:34 ,浏览量:5

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I2C_Adapter驱动框架讲解与编写

参考资料:

  • Linux内核文档:

    • Linux-4.9.88\Documentation\devicetree\bindings\i2c\i2c-gpio.txt
    • Linux-5.4\Documentation\devicetree\bindings\i2c\i2c-gpio.yaml
  • Linux内核驱动程序:使用GPIO模拟I2C

    • Linux-4.9.88\drivers\i2c\busses\i2c-gpio.c
    • Linux-5.4\drivers\i2c\busses\i2c-gpio.c
  • Linux内核真正的I2C控制器驱动程序

    • IMX6ULL:Linux-4.9.88\drivers\i2c\busses\i2c-imx.c
    • STM32MP157:Linux-5.4\drivers\i2c\busses\i2c-stm32f7.c
  • 本节视频的代码在GIT仓库里

    • IMX6ULL:doc_and_source_for_drivers\IMX6ULL\source\04_I2C\05_i2c_adapter_framework
    • STM32MP157:doc_and_source_for_drivers\STM32MP157\source\A7\04_I2C\05_i2c_adapter_framework
1. 回顾 1.1 2C驱动程序的层次

在这里插入图片描述

1.2 I2C总线-设备-驱动模型

在这里插入图片描述

2. I2C_Adapter驱动框架 2.1 核心的结构体 1. i2c_adapter

在这里插入图片描述

2. i2c_algorithm

在这里插入图片描述

  • master_xfer:这是最重要的函数,它实现了一般的I2C传输,用来传输一个或多个i2c_msg

  • master_xfer_atomic:

    • 可选的函数,功能跟master_xfer一样,在atomic context环境下使用
    • 比如在关机之前、所有中断都关闭的情况下,用来访问电源管理芯片
  • smbus_xfer:实现SMBus传输,如果不提供这个函数,SMBus传输会使用master_xfer来模拟

  • smbus_xfer_atomic:

    • 可选的函数,功能跟smbus_xfer一样,在atomic context环境下使用
    • 比如在关机之前、所有中断都关闭的情况下,用来访问电源管理芯片
  • functionality:返回所支持的flags:各类I2C_FUNC_*

  • reg_slave/unreg_slave:

    • 有些I2C Adapter也可工作与Slave模式,用来实现或模拟一个I2C设备
  • reg_slave就是让把一个i2c_client注册到I2C Adapter,换句话说就是让这个I2C Adapter模拟该i2c_client

    • unreg_slave:反注册
2.2 驱动程序框架

分配、设置、注册一个i2c_adpater结构体:

  • i2c_adpater的核心是i2c_algorithm
  • i2c_algorithm的核心是master_xfer函数
1. 所涉及的函数
  • 分配

    struct i2c_adpater *adap = kzalloc(sizeof(struct i2c_adpater), GFP_KERNEL); 
  • 设置

    adap->owner = THIS_MODULE; adap->algo = &stm32f7_i2c_algo; 
  • 注册:i2c_add_adapter/i2c_add_numbered_adapter

    ret = i2c_add_adapter(adap); // 不管adap->nr原来是什么,都动态设置adap->nr ret = i2c_add_numbered_adapter(adap); // 如果adap->nr == -1 则动态分配nr; 否则使用该nr  
  • 反注册

    i2c_del_adapter(adap); 
2. i2c_algorithm示例
  • Linux-5.4中使用GPIO模拟I2C 在这里插入图片描述

  • Linux-5.4中STM32F157的I2C驱动 在这里插入图片描述

  • Linux-4.9.88中IMX6ULL的I2C驱动 在这里插入图片描述

3. 编写一个框架程序 3.1 设备树

在设备树里构造I2C Bus节点:

i2c-bus-virtual { compatible = "100ask,i2c-bus-virtual"; }; 
3.2 platform_driver

分配、设置、注册platform_driver结构体。

核心是probe函数,它要做这几件事:

  • 根据设备树信息设置硬件(引脚、时钟等)
  • 分配、设置、注册i2c_apdater
3.3 i2c_apdater

i2c_apdater核心是master_xfer函数,它的实现取决于硬件,大概代码如下:

static int xxx_master_xfer(struct i2c_adapter *adapter, struct i2c_msg *msgs, int num) { for (i = 0; i < num; i++) { struct i2c_msg *msg = msgs[i]; { // 1. 发出S信号: 设置寄存器发出S信号 CTLREG = S; // 2. 根据Flag发出设备地址和R/W位: 把这8位数据写入某个DATAREG即可发出信号 //    判断是否有ACK if (!ACK) return ERROR; else { // 3. read / write if (read) { STATUS = XXX; // 这决定读到一个数据后是否发出ACK给对方 val = DATAREG; // 这会发起I2C读操作 } else if(write) { DATAREG = val; // 这会发起I2C写操作 val = STATUS; // 判断是否收到ACK if (!ACK) return ERROR; } } // 4. 发出P信号 CTLREG = P; } } return i; } 

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