I2C

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I2C_Adapter驱动框架讲解与编写

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I2C_Adapter驱动框架讲解与编写
参考资料
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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

一、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

二、 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
Linux-4.9.88中IMX6ULL的I2C驱动

三、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 = "imx6u,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;
}