驱动篇：Linux 的 I2C设备驱动（三）

I 2 C 总线驱动
1.I 2 C 适配器驱动加载与卸载

I 2 C 总线驱动模块的加载函数要完成两个工作。
1.初始化 I 2 C 适配器所使用的硬件资源,如申请 I/O 地址、中断号等。
2.通过 i2c_add_adapter()添加 i2c_adapter 的数据结构,当然这个 i2c_adapter 数据结构的成员已经被 xxx 适配器的相应函数指针所初始化。

I 2 C 总线驱动模块的卸载函数要完成的工作与加载函数相反。
1.释放 I 2 C 适配器所使用的硬件资源,如释放 I/O 地址、中断号等。
2.通过 i2c_del_adapter()删除 i2c_adapter 的数据结构。
代码清单 15.10 所示为 I 2 C 适配器驱动的模块加载和卸载函数的模板。

static int __init i2c_adapter_xxx_init(void)
 {
 xxx_adpater_hw_init();
 i2c_add_adapter(&xxx_adapter);
 }

 static void __exit i2c_adapter_xxx_exit(void)
 {
 xxx_adpater_hw_free();
 i2c_del_adapter(&xxx_adapter);
 }
 
上述代码中 xxx_adpater_hw_init()和 xxx_adpater_hw_free()函数的实现都与具体的
CPU 和 I 2 C 设备硬件直接相关。

2.I 2 C 总线通信方法
我们需要为特定的 I 2 C 适配器实现其通信方法,主要实现 i2c_algorithm 的master_xfer()函数和 functionality()函数functionality()函数非常简单,用于返回algorithm所支持的通信协议,如I2C_FUNC_I2C、I2C_FUNC_10BIT_ADDR、I2C_FUNC_SMBUS_READ_BYTE、I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_BYTE 等。master_xfer()函数在 I 2 C 适配器上完成传递给它的i2c_msg 数组中的每个 I 2 C 消息,代码清单 15.11 所示为 xxx 设备的 master_xfer()函数模板。

 static int i2c_adapter_xxx_xfer(struct i2c_adapter *adap, 
 struct i2c_msg *msgs,int num)
 {
...
for (i = 0; i < num; i++)
{
i2c_adapter_xxx_start(); /*产生开始位*/
/*是读消息*/
if (msgs[i]->flags &I2C_M_RD)
{
i2c_adapter_xxx_setaddr((msg->addr << 1) | 1); /*发送从设备读地
址*/
i2c_adapter_xxx_wait_ack(); /*获得从设备的 ack*/
i2c_adapter_xxx_readbytes(msgs[i]->buf, msgs[i]->len); /*读取
msgs[i] ->len
长的数据到 msgs[i]->buf*/
}
else
/*是写消息*/
{
i2c_adapter_xxx_setaddr(msg->addr << 1); /*发送从设备写地址*/
i2c_adapter_xxx_wait_ack(); /*获得从设备的 ack*/
i2c_adapter_xxx_writebytes(msgs[i]->buf, msgs[i]->len); /*读取 msgs[i] ->len长的数据到 msgs[i]->buf*/
}
 }
 i2c_adapter_xxx_stop(); /*产生停止位*/
 }

对于数组中的每个消息,判断消息类型,若为读消息,则赋从设备地址为(msg->addr << 1)|1,否则为 msg->addr << 1。对每个消息产生一个开始位,紧接着传送从设备地址,然后开始数据的发送或接收,对最后的消息还需产生一个停止位
master_xfer()函数模板中的 i2c_adapter_xxx_start()、i2c_adapter_xxx_setaddr()、i2c_adapter_ xxx_wait_ack()、 i2c_adapter_xxx_readbytes()、 i2c_adapter_xxx_writebytes()和 i2c_adapter_xxx_stop()函数用于完成适配器的底层硬件操作,与 I 2 C 适配器和 CPU的具体硬件直接相关,需要由工程师根据芯片的数据手册来实现。
i2c_adapter_xxx_readbytes() 用 于 从 从 设 备 上 接 收 一 串 数 据 ,i2c_adapter_xxx_writebytes()用于向从设备写入一串数据,这两个函数的内部也会涉及I 2 C 总线协议中的 ACK 应答。
master_xfer()函数的实现在形式上会很多样, 即便是 Linux 内核源代码中已经给出的一些 I 2 C 总线驱动的 master_xfer()函数,由于由不同的组织或个人完成,风格上的差别也非常大,不一定能与模板完全对应,如 master_xfer()函数模板给出的消息处理是顺序进行的,而有的驱动以中断方式来完成这个流程(15.5 节的实例即是如此) 。不管具体怎么实施,流程的本质都是不变的。因为这个流程不以驱动工程师的意志为转移,最终由 I 2 C 总线硬件上的通信协议决定。
多数 I 2 C 总线驱动会定义一个 xxx_i2c 结构体,作为 i2c_adapter 的 algo_data(类似 “私有数据”) , 其中包含 I 2 C 消息数组指针、数组索引及 I 2 C 适配器 algorithm访问控制用的自旋锁、等待队列等,而 master_xfer()函数完成消息数组中消息的处理也可通过对 xxx_i2c 结构体相关成员的访问来控制。
xxx_i2c 结构体模板

struct xxx_i2c
{
spinlock_t lock;
wait_queue_head_t wait;
struct i2c_msg *msg;
unsigned int msg_num;
unsigned int msg_idx;
unsigned int msg_ptr;
...
struct i2c_adapter adap;
};