Linux I2C总线分析主要是probe的方式.docx
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LinuxI2C总线分析主要是probe的方式
LinuxI2C总线浅析
㈠Overview
Linux的I2C体系结构分为3个组成部分：
·I2C核心：
I2C核心提供了I2C总线驱动和设备驱动的注册、注销方法，I2C通信方法（即“algorithm”）上层的、与具体适配器无关的代码以及探测设备、检测设备地址的上层代码等。
这部分是与平台无关的。
·I2C总线驱动:
I2C总线驱动是对I2C硬件体系结构中适配器端的实现。
I2C总线驱动主要包含了I2C适配器数据结构i2c_adapter、I2C适配器的algorithm数据结构i2c_algorithm和控制I2C适配器产生通信信号的函数。
经由I2C总线驱动的代码，我们可以控制I2C适配器以主控方式产生开始位、停止位、读写周期，以及以从设备方式被读写、产生ACK等。
不同的CPU平台对应着不同的I2C总线驱动。
总线驱动的职责，是为系统中每个I2C总线增加相应的读写方法。
但是总线驱动本身并不会进行任何的通讯，它只是存在在那里，等待设备驱动调用其函数。
这部分在MTK6516中是由MTK已经帮我们实现了的，不需要我们更改。
·I2C设备驱动：
I2C设备驱动是对I2C硬件体系结构中设备端的实现。
设备一般挂接在受CPU控制的I2C适配器上，通过I2C适配器与CPU交换数据。
I2C设备驱动主要包含了数据结构i2c_driver和i2c_client，我们需要根据具体设备实现其中的成员函数。
在Linux内核源代码中的drivers目录下的i2c_dev.c文件，实现了I2C适配器设备文件的功能，应用程序通过“i2c-%d”文件名并使用文件操作接口open（）、write（）、read（）、ioctl（）和close（）等来访问这个设备。
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。
设备驱动则是与挂在I2C总线上的具体的设备通讯的驱动。
通过I2C总线驱动提供的函数，设备驱动可以忽略不同总线控制器的差异，不考虑其实现细节地与硬件设备通讯。
这部分在MTK6516中是由具体的设备实现的。
（比如camera）
structi2c_client：
代表一个挂载到i2c总线上的i2c从设备，该设备所需要的数据结构，其中包括该i2c从设备所依附的i2c主设备structi2c_adapter*adapter该i2c从设备的驱动程序structi2c_driver*driver作为i2c从设备所通用的成员变量,比如addr,name等该i2c从设备驱动所特有的数据，依附于dev->driver_data下
structi2c_adapter：
代表主芯片所支持的一个i2c主设备。
structi2c_algorithm*algo：
是该i2c主设备传输数据的一种算法，或者说是在i2c总线上完成主从设备间数据通信的一种能力。
Linux的i2c子系统新、旧架构并存。
主要分为旧架构（Legacy）也有人称之为adapter方式，和新的架构new-style的方式。
这俩者的区别主要在于设备注册和驱动注册的不同。
对于Legacy的设备注册是在驱动运行的时候动态的创建，而新式的new-style则是采用静态定义的方式。
注：
MTK在Android2.1版上用的是Legacy的架构，而在Android2.2版上用的是new-style的架构。
（在这里我就只说明Android2.2的new-style的实现方法）
要完成I2C设备的驱动，我们可以分三步走：
第一步：
完成适配器的注册（总线）；
第二步：
完成I2Cclient的设备注册（设备）；
第三步：
完成I2Cclient驱动的注册（驱动）；
我们分别给予介绍：
（I2C-mt6516.c）
⑴就总线而言，其本质只需要我们填充俩个结构体就可以了：
i2c_adapter；i2c_algorithm；
i2c_add_adapter（i2c->adap）;往总线上添加对应的适配器；
structi2c_adapter{
structmodule*owner;
unsignedintid;
unsignedintclass; /*classestoallowprobingfor*/
conststructi2c_algorithm*algo;/*thealgorithmtoaccessthebus*/
void*algo_data;
/*---administrationstuff.*/
int（*client_register）（structi2c_client*）;
int（*client_unregister）（structi2c_client*）;
/*datafieldsthatarevalidforalldevices*/
u8level; /*nestinglevelforlockdep*/
structmutexbus_lock;
structmutexclist_lock;
inttimeout; /*injiffies*/
intretries;
structdevicedev; /*theadapterdevice*/
intnr;/*该成员描述了总线号*/
structlist_headclients;/*i2c_client结构链表，该结构包含device，driver和 adapter结构*/
charname[48];
structcompletiondev_released;
};
staticstructi2c_algorithmmt6516_i2c_algorithm={
.master_xfer=mt6516_i2c_transfer,
.smbus_xfer=NULL,
.functionality=mt6516_i2c_functionality,
};
2、设备注册
第一步：
记得以前的i2c设备驱动，设备部分喜欢驱动运行的时候动态创建，新式的驱动倾向于向传统的linux下设备驱动看齐，采用静态定义的方式来注册设备，使用接口为：
int__initi2c_register_board_info（intbusnum,
structi2c_board_infoconst*info,unsignedlen）
{
intstatus;
mutex_lock（&__i2c_board_lock）;
/*dynamicbusnumberswillbeassignedafterthelaststaticone*/
if（busnum>=__i2c_first_dynamic_bus_num）
__i2c_first_dynamic_bus_num=busnum+1;
for（status=0;len;len--,info++）{
structi2c_devinfo*devinfo;
devinfo=kzalloc（sizeof（*devinfo）,GFP_KERNEL）;//申请表示i2c设备的结构体空间
if（!
devinfo）{
pr_debug（"i2c-core:
can'tregisterboardinfo!
\n"）;
status=-ENOMEM;
break;
}
/*填写i2c设备描述结构*/
devinfo->busnum=busnum;
devinfo->board_info=*info;
list_add_tail（&devinfo->list,&__i2c_board_list）;//添加到全局链表__i2c_board_list中
}
mutex_unlock（&__i2c_board_lock）;
returnstatus;
}
在系统初始化的过程中，我们可以通过i2c_register_board_info，将所需要的I2C从设备加入一个名为__i2c_board_list双向循环链表，系统在成功加载I2C主设备adapt后，就会对这张链表里所有I2C从设备逐一地完成i2c_client的注册。
第二步：
系统初始化的时候，会根据板级i2c设备配置信息，创建i2c客户端设备（i2c_client）,添加到i2c子系统中：
staticvoidi2c_scan_static_board_info（structi2c_adapter*adapter）
{
structi2c_devinfo*devinfo;
mutex_lock（&__i2c_board_lock）;
list_for_each_entry（devinfo,&__i2c_board_list,list）{//遍历全局链表__i2c_board_list
if（devinfo->busnum==adapter->nr
&&!
i2c_new_device（adapter,
&devinfo->board_info））
printk（KERN_ERR"i2c-core:
can'tcreatei2c%d-%04x\n",
i2c_adapter_id（adapter）,
devinfo->board_info.addr）;
}
mutex_unlock（&__i2c_board_lock）;
}
structi2c_client*i2c_new_device（structi2c_adapter*adap,structi2c_board_infoconst*info）
{
structi2c_client*client;
intstatus;
client=kzalloc（sizeof*client,GFP_KERNEL）;
if（!
client）
returnNULL;
client->adapter=adap;
client->dev.platform_data=info->platform_data;
if（info->archdata）
client->dev.archdata=*info->archdata;
client->flags=info->flags;
client->addr=info->addr;
client->irq=info->irq;
strlcpy（client->name,info->type,sizeof（client->name））;
/*Checkforaddressbusiness*/
status=i2c_check_addr（adap,client->addr）;
if（status）
gotoout_err;
client->dev.parent=&client->adapter->dev;
client->dev.bus=&i2c_bus_type;
client->dev.type=&i2c_client_type;
dev_set_name（&client->dev,"%d-%04x",i2c_adapter_id（adap）,
client->addr）;
status=device_register（&client->dev）;
if（status）
gotoout_err;
dev_dbg（&adap->dev,"client[%s]registeredwithbusid%s\n",
client->name,dev_name（&client->dev））;
returnclient;
out_err:
dev_err（&adap->dev,"Failedtoregisteri2cclient%sat0x%02x"
"（%d）\n",client->name,client->addr,status）;
kfree（client）;
returnNULL;
}
IDR机制：
完成的是设备ID和结构体的关联。
__i2c_first_dynamic_bus_num：
当前系统允许的动态总线的最大值。
i2c_scan_static_board_info（adap）;/*完成新类型i2c设备的注册，一般只在主板初始化时*/
此函数为整个I2C子系统的核心，它会去遍历一个由I2C从设备组成的双向循环链表，并完成所有I2C从设备的i2c_client的注册。
structi2c_devinfo*devinfo; //已经建立好了的I2C从设备链表
status=i2c_check_addr（adap,client->addr）;
注：
特别要提一下的是这个“i2c_check_addr”，引用<>里的话：
“i2c设备的7位地址是就当前i2c总线而言的，是“相对地址”。
不同的i2c总线上的设备可以使用相同的7位地址，但是它们所在的i2c总线不同。
所以在系统中一个i2c设备的“绝对地址”由二元组（i2c适配器的ID和设备在该总线上的7位地址）表示。
”，所以这个函数的作用主要是排除同一i2c总线上出现多个地址相同的设备。
3、I2C驱动注册：
第一步：
staticinlineinti2c_add_driver（structi2c_driver*driver）
{
returni2c_register_driver（THIS_MODULE,driver）;
}
inti2c_register_driver（structmodule*owner,structi2c_driver*driver）
{
intres;
/*Can'tregisteruntilafterdrivermodelinit*/
if（unlikely（WARN_ON（!
i2c_bus_type.p）））
return-EAGAIN;
/*addthedrivertothelistofi2cdriversinthedrivercore*/
driver->driver.owner=owner;
driver->driver.bus=&i2c_bus_type;
/*Whenregistrationreturns,thedrivercore
*willhavecalledprobe（）forallmatching-but-unbounddevices.
*/
res=driver_register（&driver->driver）;
if（res）
returnres;
pr_debug（"i2c-core:
driver[%s]registered\n",driver->driver.name）;
INIT_LIST_HEAD（&driver->clients）;
/*Walktheadaptersthatarealreadypresent*/
mutex_lock（&core_lock）;
bus_for_each_dev（&i2c_bus_type,NULL,driver,__attach_adapter）;
mutex_unlock（&core_lock）;
return0;
}
设备和驱动的关联过程：
首先当I2C从设备和I2C驱动如果处于同一条总线上，那么其在设备和驱动注册之后，将会促使I2C_bus_type中的match获得调用；（）如下：
structbus_typei2c_bus_type={
.name="i2c",
.match=i2c_device_match,
.probe=i2c_device_probe,
.remove=i2c_device_remove,
.shutdown=i2c_device_shutdown,
.suspend=i2c_device_suspend,
.resume=i2c_device_resume,
};
继续跟进i2c_device_match；
i2c_match_id（driver->id_table,client）!
=NULL;
我们回到i2c_device_probe；
这个函数的关键是：
status=driver->probe（client,i2c_match_id（driver->id_table,client））;
它将函数的流程交回到了driver->probe的手中；
流程图：
过程分享：
1、设备和驱动的关联
大家知道，对于一个驱动程序有两个元素不可或缺，即设备和驱动，一般驱动都是通过设备名和驱动名的匹配建立关系的，最开始我从代码中只能发现驱动的注册，却不见设备注册的踪影，令人疑惑，跟踪发现，在i2cadapter注册时会遍历i2c_board_info这样一个结构，而这个结构在29以前或更早的内核里是不存在的，它会完成驱动与设备的匹配问题，
2、名字匹配
一个i2c驱动是可以有多个名字的，即一个驱动程序可以支持多个设备，该机制是通过structi2c_device_id实现的，驱动中建立这么一个结构体数组，i2c架构层便会扫描该数组，与设备名去匹配，匹配成功的都会进入相应probe函数。
3、进入probe
该过程困惑了我一段时间，其实要进入自己驱动的probe首先需要进入总线的probe，而进入总线probe的前提是与总线的match成功。
待解决的困惑：
1、I2C从设备名；
Legacy的相关知识:
（一）Linux的I2C驱动框架中的主要数据结构及其关系
Linux的I2C驱动框架中的主要数据结构包括：
i2c_driver、i2c_client、i2c_adapter和i2c_algorithm。
i2c_adapter对应于物理上的一个适配器，这个适配器是基于不同的平台的，一个I2C适配器需要i2c_algorithm中提供的通信函数来控制适配器，因此i2c_adapter中包含其使用的i2c_algorithm的指针。
i2c_algorithm中的关键函数master_xfer（）以i2c_msg为单位产生I2C访问需要的信号。
不同的平台所对应的master_xfer（）是不同的，开发人员需要根据所用平台的硬件特性实现自己的XXX_xfer（）方法以填充i2c_algorithm的master_xfer指针。
i2c_driver对应一套驱动方法，不对应于任何的物理实体。
i2c_client对应于真实的物理设备，每个I2C设备都需要一个i2c_client来描述。
i2c_client依附于i2c_adpater，这与I2C硬件体系中适配器和设备的关系一致。
i2c_driver提供了i2c-client与i2c-adapter产生联系的函数。
当attacha_dapter（）函数探测物理设备时，如果确定存在一个client，则把该client使用的i2c_client数据结构的adapter指针指向对应的i2e_adapter，driver指针指向该i2c_driver，并调用i2e_adapter的client_register（）函数来注册此设备。
相反的过程发生在i2c_driver的detach_client（）函数被调用的时候。
（二）Linux的I2C体系结构中三个组成部分的作用
I2C核心提供了一组不依赖于硬件平台的接口函数，I2C总线驱动和设备驱动之间依赖于I2C核心作为纽带。
I2C核心提供了i2c_adapter的增加和删除函数、i2c_driver的增加和删除函数、i2c_client的依附和脱离函数以及i2c传输、发送和接收函数。
i2c传输函数i2c_transfer（）用于进行I2C适配器和I2C设备之间的一组消息交互i2c_master_send（）函数和i2c_master_recv（）函数内部会调用i2c_transfer（）函数分别完成一条写消息和一条读消息.
I2C总线驱动包括I2C适配器驱动加载与卸载以及I2C总线通信方法。
其中I2C适配器驱动加载（与卸载）要完成初始化（释放）I2C适配器所使用的硬件资源，申请I／0地址、中断号、通过i2c_add_adapter（）添加i2c_adapter的数据结构（通过i2c_del_adapter（）删除i2c
_adapter的数据结构）的工作。
12C总线通信方法主要对特定的I2C适配器实现i2c_algorithm的master_xfer（）方法来实现i2c_msg的传输。
不同的适配器对应的master_xfer（）方法由其处理器的硬件特性决定。
I2C设备驱动主要用于I2C设备驱动模块加载与卸载以及提供I2C设备驱动文件操作接口。
I2C设备驱动的模块加载通用的方法遵循以下流程：
首先通过register_chrdev（）将I2C设备注册为一个字符设备，然后利用I2C核心中的i2c_add_a_dapter（）添加i2c_driver。
调用i2c_add_adapter（）过程中会引发i2c_driver结构体中的YYY_attach_adapter（）的执行，它通过调用I2C核心的i2e_probe（）实现物理设备的探测。
i2c_probe（）会引发yyy_detect（）的调用。
yyy_detect（）中会初始化i2c_client，然后调用内核的i2e_attach_client（）通知I2C核心此时系统中包含了一个新的I2C设备。
之后会引发I2C设备驱动中yyy_init_client（）来初始化设备。
卸载过程执行相反的操作。
I2C设备驱动模块加载与卸载的流程如图2所示。
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