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手把手教你寫Linux I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)

 昵稱15515903 2014-08-14
手把手教你寫Linux I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)

    Linux I2C驅(qū)動(dòng)是嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)人員經(jīng)常需要編寫的一種驅(qū)動(dòng)，因?yàn)榉彩窍到y(tǒng)中使用到的I2C設(shè)備,，幾乎都需要編寫相應(yīng)的I2C驅(qū)動(dòng)去配置和控制它，例如 RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,、音視頻采集芯片、音視頻輸出芯片,、EEROM芯片,、AD/DA轉(zhuǎn)換芯片等等。

    Linux I2C驅(qū)動(dòng)涉及的知識(shí)點(diǎn)還是挺多的,，主要分為Linux I2C的總線驅(qū)動(dòng)（I2C BUS Driver）和設(shè)備驅(qū)動(dòng)（I2C Clients Driver）,，本文主要關(guān)注如何快速地完成一個(gè)具體的I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)（I2C Clients Driver）。關(guān)于Linux I2C驅(qū)動(dòng)的整體架構(gòu),、核心原理等可以在網(wǎng)上搜索其他相關(guān)文章學(xué)習(xí),。

    注意：本系列文章的I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)是基于Linux 2.6.18內(nèi)核。

    本文主要參考了Linux內(nèi)核源碼目錄下的 ./Documentation/i2c/writing-clients 文檔,。以手頭的一款視頻采集芯片TVP5158為驅(qū)動(dòng)目標(biāo),，編寫Linux I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng),。

1.   i2c_driver結(jié)構(gòu)體對象     

    每一個(gè)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)，必須首先創(chuàng)造一個(gè)i2c_driver結(jié)構(gòu)體對象,，該結(jié)構(gòu)體包含了I2C設(shè)備探測和注銷的一些基本方法和信息,，示例如下：

  1. static struct i2c_driver tvp5158_i2c_driver = {  
  2.         .driver = {  
  3.             .name = "tvp5158_i2c_driver",  
  4.         },   
  5.         .attach_adapter = &tvp5158_attach_adapter,  
  6.         .detach_client  = &tvp5158_detach_client,  
  7.         .command        = NULL,  
  8. };  

    其中，name字段標(biāo)識(shí)本驅(qū)動(dòng)的名稱（不要超過31個(gè)字符）,，attach_adapter和detach_client字段為函數(shù)指針,，這兩個(gè)函數(shù)在I2C設(shè)備注冊的時(shí)候會(huì)自動(dòng)調(diào)用，需要自己實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)函數(shù),，后面將詳細(xì)講述,。

2.   i2c_client 結(jié)構(gòu)體對象

    上面定義的i2c_driver對象，抽象為一個(gè)i2c的驅(qū)動(dòng)模型,，提供對i2C設(shè)備的探測和注銷方法,，而i2c_client結(jié)構(gòu)體則是代表著一個(gè)具體的i2c設(shè)備，該結(jié)構(gòu)體有一個(gè)data指針,，可以指向任何私有的設(shè)備數(shù)據(jù),，在復(fù)雜點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)中可能會(huì)用到。示例如下：   

  1. struct tvp5158_obj{        
  2.     struct i2c_client client;        
  3.     int users; // how many users using the driver    
  4. };  
  5.  
  6. struct tvp5158_obj* g_tvp5158_obj;  

    其中,，users為示例,，用戶可以自己在tvp5158_obj這個(gè)結(jié)構(gòu)體里面添加感興趣的字段，但是i2c_client字段不可少,。具體用法后面再詳細(xì)講,。

3.   設(shè)備注冊及探測功能

    這一步很關(guān)鍵，按照標(biāo)準(zhǔn)的要求來寫,，則Linux系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用相關(guān)的代碼去探測你的I2C設(shè)備，并且添加到系統(tǒng)的I2C設(shè)備列表中以供后面訪問,。

    我們知道,，每一個(gè)I2C設(shè)備芯片，都通過硬件連接設(shè)定好了該設(shè)備的I2C設(shè)備地址,。因此,，I2C設(shè)備的探測一般是靠設(shè)備地址來完成的。那么,，首先要在驅(qū)動(dòng)代碼中聲明你要探測的I2C設(shè)備地址列表,，以及一個(gè)宏。示例如下：

  1. static unsigned short normal_i2c[] = {  
  2.         0xbc >> 1,  
  3.         0xbe >> 1,  
  4.         I2C_CLIENT_END  
  5. };  
  6. I2C_CLIENT_INSMOD;  

    normal_i2c 數(shù)組包含了你需要探測的I2C設(shè)備地址列表,，并且必須以I2C_CLIENT_END作為結(jié)尾,，注意，上述代碼中的0xbc和0xbe是我在硬件上為我的tvp5158分配的地址,，硬件上我支持通過跳線將該地址設(shè)置為 0xbc 或者 0xbe,，所以把這兩個(gè)地址均寫入到探測列表中,，讓系統(tǒng)進(jìn)行探測。如果你的I2C設(shè)備的地址是固定的,，那么,，這里可以只寫你自己的I2C設(shè)備地址，注意必須向右移位1,。

    宏 I2C_CLIENT_INSMOD 的作用網(wǎng)上有許多文章進(jìn)行了詳細(xì)的講解,，這里我就不詳細(xì)描述了，記得加上就行,，我們重點(diǎn)關(guān)注實(shí)現(xiàn),。

    下一步就應(yīng)該編寫第1步中的兩個(gè)回調(diào)函數(shù)，一個(gè)用于注冊設(shè)備,，一個(gè)用于注銷設(shè)備,。探測函數(shù)示例如下：

  1. static int tvp5158_attach_adapter(struct i2c_adapter *adapter)  
  2. {  
  3.     return i2c_probe(adapter, &addr_data, &tvp5158_detect_client);  
  4. } 

    這個(gè)回調(diào)函數(shù)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用，我們只需要按照上述代碼形式寫好就行,，這里調(diào)用了系統(tǒng)的I2C設(shè)備探測函數(shù),，i2c_probe()，第三個(gè)參數(shù)為具體的設(shè)備探測回調(diào)函數(shù),，系統(tǒng)會(huì)在探測設(shè)備的時(shí)候調(diào)用這個(gè)函數(shù),，需要自己實(shí)現(xiàn)。示例如下：

  1. static int tvp5158_detect_client(struct i2c_adapter *adapter,int address,int kind)  
  2. {  
  3.     struct tvp5158_obj *pObj;  
  4.     int err = 0;  
  5.  
  6.     printk(KERN_INFO "I2C: tvp5158_detect_client at address %x ...\n", address);  
  7.  
  8.     if( g_tvp5158_obj != NULL  ) {  
  9.         //already allocated,inc user count, and return the allocated handle  
  10.         g_tvp5158_obj->users++;  
  11.         return 0;  
  12.     }  
  13.  
  14.     /* alloc obj */ 
  15.     pObj = kmalloc(sizeof(struct tvp5158_obj), GFP_KERNEL);  
  16.     if (pObj==0){  
  17.         return -ENOMEM;  
  18.     }  
  19.     memset(pObj, 0, sizeof(struct tvp5158_obj));  
  20.     pObj->client.addr    = address;  
  21.     pObj->client.adapter = adapter;  
  22.     pObj->client.driver  = &tvp5158_i2c_driver;  
  23.     pObj->client.flags   = I2C_CLIENT_ALLOW_USE;  
  24.     pObj->users++;  
  25.  
  26.     /* attach i2c client to sys i2c clients list */ 
  27.     if((err = i2c_attach_client(&pObj->client))){  
  28.         printk( KERN_ERR "I2C: ERROR: i2c_attach_client fail! address=%x\n",address);  
  29.         return err;  
  30.     }  
  31.  
  32.     // store the pObj  
  33.     g_tvp5158_obj = pObj;  
  34.  
  35.     printk( KERN_ERR "I2C: i2c_attach_client ok! address=%x\n",address);  
  36.  
  37.     return 0;  
  38. } 

    到此為止,，探測并且注冊設(shè)備的代碼已經(jīng)完成,，以后對該  I2C 設(shè)備的訪問均可以通過 g_tvp5158_obj 這個(gè)全局的指針進(jìn)行了。

4.    注銷I2C設(shè)備 

    同理,，設(shè)備注銷的回調(diào)函數(shù)也會(huì)自動(dòng)被系統(tǒng)調(diào)用,，只需要按照模板寫好設(shè)備注銷代碼，示例如下：    

  1. static int tvp5158_detach_client(struct i2c_client *client)  
  2. {  
  3.     int err;  
  4.  
  5.     if( ! client->adapter ){  
  6.         return -ENODEV;  
  7.     }  
  8.  
  9.     if( (err = i2c_detach_client(client)) ) {  
  10.         printk( KERN_ERR "Client deregistration failed (address=%x), client not detached.\n", client->addr);  
  11.         return err;  
  12.     }  
  13.  
  14.     client->adapter = NULL;  
  15.  
  16.     if( g_tvp5158_obj ){  
  17.         kfree(g_tvp5158_obj);  
  18.     }  
  19.  
  20.     return 0;  
  21. } 

    到此為止,，設(shè)備的注冊和注銷代碼已經(jīng)全部完成,，下面要做的就是提供讀寫I2C設(shè)備的方法。

 5.   I2C設(shè)備的讀寫      

    對I2C設(shè)備的讀寫,，Linux系統(tǒng)提供了多種接口,，可以在內(nèi)核的 i2c.h 中找到，這里簡單介紹其中的兩種接口,。

   【接口一】：

  1. extern int i2c_master_send(struct i2c_client *,const char* ,int);  
  2.  
  3. extern int i2c_master_recv(struct i2c_client *,char* ,int);  

    第一個(gè)參數(shù)是 i2c_client 對象指針,，第二個(gè)參數(shù)是要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)buffer指針，第三個(gè)參數(shù)為buffer的大小,。

   【接口二】：

  1. extern int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msg, int num); 

    這個(gè)接口支持一次向I2C設(shè)備發(fā)送多個(gè)消息,，每一個(gè)消息可以是讀也可以是寫，讀或者寫以及讀寫的目標(biāo)地址（寄存器地址）均包含在msg消息參數(shù)里面。

    這些接口僅僅是最底層的讀寫方法,，關(guān)于具體怎么與I2C設(shè)備交互,，比如具體怎么讀芯片的某個(gè)特定寄存器的值，這需要看具體的芯片手冊,，每個(gè)I2C芯片都會(huì)有具體的I2C寄存器讀寫時(shí)序圖,。因此，為了在驅(qū)動(dòng)中提供更好的訪問接口,，還需要根據(jù)具體的時(shí)序要求對這些讀寫函數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步封裝,，這些內(nèi)容將在后面的文章中講述。

6.  模塊初始化及其他

    下一步就是整個(gè)模塊的初始化代碼和逆初始化代碼,，以及模塊聲明了,。    

  1. static int __init tvp5158_i2c_init(void) 
  2. { 
  3.     g_tvp5158_obj = NULL; 
  4.      
  5.     return i2c_add_driver(&tvp5158_i2c_driver); 
  6. } 
  7.  
  8. static void __exit tvp5158_i2c_exit(void) 
  9. { 
  10.     i2c_del_driver(&tvp5158_i2c_driver); 
  11. } 
  12.  
  13. module_init(tvp5158_i2c_init); 
  14. module_exit(tvp5158_i2c_exit); 
  15.  
  16. MODULE_DESCRIPTION("TVP5158 i2c driver"); 
  17. MODULE_AUTHOR("Lujun @hust"); 
  18. MODULE_LICENSE("GPL"); 

    在初始化的代碼里面，添加本模塊的 i2c driver 對象,，在逆初始化代碼里面,，刪除本模塊的 i2c driver 對象。

7.   總結(jié)

    到此為止,，算是從應(yīng)用的角度把編寫一個(gè)I2C的設(shè)備驅(qū)動(dòng)代碼講完了,，很多原理性的東西我都沒有具體分析（其實(shí)我也了解的不深），以后會(huì)慢慢更深入地學(xué)習(xí)和了解,，文中有什么講述不正確的地方,，歡迎留言或者來信[email protected]交流。

    讀到最后,，大家可能還有一個(gè)疑問,，這個(gè)驅(qū)動(dòng)寫完了怎么在用戶空間（應(yīng)用層）去使用它呢？由于本文不想把代碼弄得太多太復(fù)雜,，怕提高理解的難度,，所以就沒有講，其實(shí)要想在用戶空間使用該I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng),，則還需要借助字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)來完成,，即為這個(gè)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)封裝一層字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)，這樣,，用戶空間就可以通過對字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)的訪問來訪問I2C設(shè)備，這個(gè)方法我會(huì)在后面的文章中講述,。

本文出自 “對影成三人” 博客,，請務(wù)必保留此出處http://ticktick.blog.51cto.com/823160/760020

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