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实例解析linux内核I2C体系结构(1)

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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;
        ●    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:

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:
        static const struct i2c_algorithm smbus_algorithm = {
            .smbus_xfer = i801_access,
            .functionality = i801_func,
        };
 

 
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