Linux下I2C驱动架构全面分析Word下载.docx
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覆盖图中的访问抽象层、i2c核心层
第三层：
实现i2c设备驱动中的i2c_driver接口，用具体的i2cdevice设备的attach_adapter（）、detach_adapter（）方法赋值给i2c_driver的成员函数指针。
实现设备device与总线（或者叫adapter）的挂接。
覆盖图中的driver驱动层
第四层：
实现i2c设备所对应的具体device的驱动，i2c_driver只是实现设备与总线的挂接，而挂接在总线上的设备则是千差万别的，所以要实现具体设备device的write（）、read（）、ioctl（）等方法，赋值给file_operations，然后注册字符设备（多数是字符设备）。
第一层和第二层又叫i2c总线驱动（bus），第三第四属于i2c设备驱动（devicedriver）。
在linux驱动架构中，几乎不需要驱动开发人员再添加bus，因为linux内核几乎集成所有总线bus，如usb、pci、i2c等等。
并且总线bus中的（与特定硬件相关的代码）已由芯片提供商编写完成，例如三星的s3c-2440平台i2c总线bus为/drivers/i2c/buses/i2c-s3c2410.c
第三第四层与特定device相干的就需要驱动工程师来实现了。
Linux下I2C体系文件构架
在Linux内核源代码中的driver目录下包含一个i2c目录
i2c-core.c这个文件实现了I2C核心的功能以及/proc/bus/i2c*接口。
i2c-dev.c实现了I2C适配器设备文件的功能，每一个I2C适配器都被分配一个设备。
通过适配器访设备时的主设备号都为89，次设备号为0-255。
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。
busses文件夹这个文件中包含了一些I2C总线的驱动，如针对S3C2410，S3C2440，S3C6410等处理器的I2C控制器驱动为i2c-s3c2410.c.
algos文件夹实现了一些I2C总线适配器的algorithm.
重要的结构体
i2c_driver
[cpp]
viewplaincopy
1.struct
i2c_driver
{
2.unsigned
int
class;
3.int
（*attach_adapter）（struct
i2c_adapter
*）;
//依附i2c_adapter函数指针
4.int
（*detach_adapter）（struct
//脱离i2c_adapter函数指针
5.int
（*probe）（struct
i2c_client
*,
const
struct
i2c_device_id
6.int
（*remove）（struct
7.void
（*shutdown）（struct
8.int
（*suspend）（struct
pm_message_t
mesg）;
9.int
（*resume）（struct
10.void
（*alert）（struct
unsigned
data）;
11.int
（*command）（struct
*client,
cmd,
void*arg）;
//命令列表
12.struct
device_driver
driver;
13.const
*id_table;
//该驱动所支持的设备ID表
14.int
（*detect）（struct
i2c_board_info
15.const
short
*address_list;
16.struct
list_head
clients;
17.};
i2c_client
2.
flags；
//标志
3.
addr;
//低7位为芯片地址
4.
char
name[I2C_NAME_SIZE];
//设备名称
5.
*adapter;
//依附的i2c_adapter
6.
*driver;
//依附的i2c_driver
7.
device
dev;
//设备结构体
8.
irq;
//设备所使用的结构体
9.
detected;
//链表头
10.
};
i2c_adapter
module
*owner;
//所属模块
id;
//algorithm的类型，定义于i2c-id.h,
i2c_algorithm
*algo;
//总线通信方法结构体指针
void
*algo_data;
//algorithm数据
rt_mutex
bus_lock;
//控制并发访问的自旋锁
timeout;
retries;
//重试次数
//适配器设备
11.
nr;
12.
name[48];
//适配器名称
13.
completion
dev_released;
//用于同步
14.
userspace_clients;
//client链表头
15.};
i2c_algorithm
（*master_xfer）（struct
*adap,
i2c_msg
*msgs,
num）;
//I2C传输函数指针
（*smbus_xfer）
（struct
u16
addr,unsigned
flags,
read_write,u8
command,
size,
union
i2c_smbus_data
*data）;
//smbus传输函数指针
u32
（*functionality）
//返回适配器支持的功能
6.};
各结构体的作用与它们之间的关系
i2c_adapter与i2c_algorithm
i2c_adapter对应与物理上的一个适配器，而i2c_algorithm对应一套通信方法，一个i2c适配器需要i2c_algorithm中提供的（i2c_algorithm中的又是更下层与硬件相关的代码提供）通信函数来控制适配器上产生特定的访问周期。
缺少i2c_algorithm的i2c_adapter什么也做不了，因此i2c_adapter中包含其使用i2c_algorithm的指针。
i2c_algorithm中的关键函数master_xfer（）用于产生i2c访问周期需要的startstopack信号，以i2c_msg（即i2c消息）为单位发送和接收通信数据。
i2c_msg也非常关键，调用驱动中的发送接收函数需要填充该结构体
__u16
/*
slave
address
*/
flags;
len;
msg
length
__u8
*buf;
pointer
to
data
i2c_driver和i2c_client
i2c_driver对应一套驱动方法，其主要函数是attach_adapter（）和detach_client（）
i2c_client对应真实的i2c物理设备device，每个i2c设备都需要一个i2c_client来描述
i2c_driver与i2c_client的关系是一对多。
一个i2c_driver上可以支持多个同等类型的i2c_client.
i2c_adapter和i2c_client
i2c_adapter和i2c_client的关系与i2c硬件体系中适配器和设备的关系一致，即i2c_client依附于i2c_adapter,由于一个适配器上可以连接多个i2c设备，所以i2c_adapter中包含依附于它的i2c_client的链表。
从i2c驱动架构图中可以看出，linux内核对i2c架构抽象了一个叫核心层core的中间件，它分离了设备驱动devicedriver和硬件控制的实现细节（如操作i2c的寄存器），core层不但为上面的设备驱动提供封装后的内核注册函数，而且还为小面的硬件事件提供注册接口（也就是i2c总线注册接口），可以说core层起到了承上启下的作用。
具体分析
先看一下i2c-core为外部提供的核心函数（选取部分），i2c-core对应的源文件为i2c-core.c，位于内核目录/driver/i2c/i2c-core.c
1.EXPORT_SYMBOL（i2c_add_adapter）;
2.EXPORT_SYMBOL（i2c_del_adapter）;
3.EXPORT_SYMBOL（i2c_del_driver）;
4.EXPORT_SYMBOL（i2c_attach_client）;
5.EXPORT_SYMBOL（i2c_detach_client）;
7.EXPORT_SYMBOL（i2c_transfer）;
i2c_transfer（）函数：
i2c_transfer（）函数本身并不具备驱动适配器物理硬件完成消息交互的能力，它只是寻找到i2c_adapter对应的i2c_algorithm，并使用i2c_algorithm的master_xfer（）函数真正的驱动硬件流程，代码清单如下，不重要的已删除。
1.int
i2c_transfer（struct
*
adap,
num）
2.{
ret;
if
（adap->
algo->
master_xfer）
{//如果master_xfer函数存在，则调用，否则返回错误
ret
=
adap->
master_xfer（adap,msgs,num）;
//这个函数在硬件相关的代码中给algorithm赋值
return
}
else
-ENOSYS;
10.}
当一个具体的client被侦测到并被关联的时候，设备和sysfs文件将被注册。
相反的，在client被取消关联的时候，sysfs文件和设备也被注销，驱动开发人员在开发i2c设备驱动时，需要调用下列函数。
程序清单如下
i2c_attach_client（struct
*client）
...
device_register（&
client->
dev）;
device_create_file（&
dev,
&
dev_attr_client_name）;
0;
8.}
11.[cpp]
view
plaincopy
12.int
i2c_detach_client（struct
13.{
15.
device_remove_file（&
16.
device_unregister（&
17.
18.
res;
19.}
i2c_add_adapter（）函数和i2c_del_adapter（）在i2c-davinci.c中有调用，稍后分析
i2c_add_adapter（struct
*adap）
dev_attr_name）;
inform
drivers
of
new
adapters
list_for_each（item,&
drivers）
driver
list_entry（item,
i2c_driver,
list）;
（driver->
attach_adapter）
We
ignore
the
code;
it
fails,
too
bad
driver->
attach_adapter（adap）;
15.}
19.int
i2c_del_adapter（struct
20.{
21.
22.
23.
24.
detach_adapter）
25.
（（res
detach_adapter（adap）））
26.
27.
28.
29.
list_for_each_safe（item,
_n,
clients）
30.
client
i2c_client,
31.
32.
（（res=client->
detach_client（client）））
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.}
i2c-davinci.c是实现与硬件相关功能的代码集合，这部分是与平台相关的，也叫做i2c总线驱动，这部分代码是这样添加到系统中的
1.static
platform_driver
davinci_i2c_driver
.probe
davinci_i2c_probe,
.remove
davinci_i2c_remove,
.driver
.name
"
i2c_davinci"
.owner
THIS_MODULE,
},
8.};
10./*
I2C
may
be
needed
bring
up
other
11.static
__init
davinci_i2c_init_driver（void）
12.{
platform_driver_register（&
davinci_i2c_driver）;
14.}
15.subsys_initcall（davinci_i2c_init_driver）;
17.static
__exit
davinci_i2c_exit_driver（void）
18.{
19.
platform_driver_unregister（&
20.}
21.module_exit（davinci_i2c_exit_driver）;
并且，i2c适配器控制硬件发送接收数据的函数在这里赋值给i2c-algorithm，i2c_davinci_xfer稍加修改就可以在裸机中控制i2c适配器
i2c_davinci_algo
.master_xfer
i2c_davinci_xfer,
.functionality
i2c_davinci_func,
4.};
然后在davinci_i2c_probe函数中，将i2c_davinci_algo添加到添加到algorithm系统中
viewpl
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