對i2c子系統的理解

2021-06-18 19:20:08 字數 3377 閱讀 1039

驅動i2c控制器歸根到底是對iic控制器的暫存器進行讀寫,因此,理解了linux中是怎樣通過層層呼叫來操作iic的暫存器,便理解了整個iic子系統的輪廓。

下面以公司使用的重力感測器(bma250)驅動為例來描述這個輪廓。

首先介紹三個比較重要的驅動檔案:

bma250.c(drivers/gsensor/),i2c_core.c(drivers/i2c/),i2c-sunxi.c(/drivers/i2c/busses)。

bma250.c與外接的感測器bma250有關(即client端),

i2c_sunxi.c與主控的iic控制器有關(即adapter端,是對iic暫存器操作的所在檔案),

i2c_core.c則起到為前面兩個檔案進行關聯的作用(實際上就是匯流排管理的作用,而這裡是iic匯流排)。區分開的乙個很大的好處便是移植性強,比如bma250.c可以用於一切支援linux的硬體平台,而

i2c_sunxi.c可用於a10的所有iic外圍器件,硬體變動下,

i2c_core.c則基本不用改變。

在i2c_sunxi.c的模組初始化中定義了乙個平台裝置,用於獲取a10的iic暫存器位址和中斷向量,而在平台裝置匹配成功後呼叫的

i2c_sunxi_probe函式中,初始化了乙個

i2c_adapter結構體,這個結構體用於描述a10的iic控制器,並通過

i2c_add_numbered_adapter函式向iic匯流排新增了新增了這個adapter。

i2c_adapter結構體有個很重要的成員,即

i2c_algorithm結構,該結構下又有乙個很重要的成員:

master_xfer,

i2c_sunxi.c在初始化

i2c_adapter時將

master_xfer初始化為

i2c_sunxi_xfer,而

i2c_sunxi_xfer正是對a10的iic暫存器進行操作的開始。在此函式中,通過直接操作iic暫存器,使能了iic中斷,發出了iic的開始訊號,並通過

wait_event_timeout函式讓程序進入休眠,接下來通過層層中斷(比如iic開始訊號發出完成後會發生中斷,傳送完乙個位元組也會發生中斷)將

i2c結構體中的

msg資料傳送出去,此處

i2c是

i2c_adapter結構體中的

algo_data成員,要傳送的資料都放在這個msg結構體裡。

因此,只需要註冊並呼叫

i2c_adapter->algo->smbus_xfer,便可以讓iic控制器按要求發出或接收資料。

i2c_core.c在完成建設iic匯流排的同時,還完成了對

i2c_adapter->algo->smbus_xfer的封裝,即

i2c_transfer,而

i2c_smbus_read_i2c_block_data之類的函式又對i2c_transfer進行了封裝。因而只需呼叫

i2c_smbus_read_i2c_block_data等函式,並傳入對應的

i2c_adapter,便可以讓控制器按要求發出或接收資料。

在bma250.c的模組初始化中,註冊了乙個

i2c_driver:bma250_driver,該步驟引發了bma250(client)與a10的iic介面(adapter)的匹配。匹配中乙個非常關鍵的因素是bma250_driver中的

address_list,即bma250的iic位址,新版本的核心隱藏了這一步的實現,變得自動化,只需要給出的

address_list正確,硬體電路正確,linux的iic匯流排上掛有對應的adapter,變可以匹配成功,匹配成功後,linux新建了乙個client結構,並將結構裡的adapter初始化為匹配成功的那個adapter,至此,匯流排上,bma250便與a10的iic介面配對,bma250.c中的函式所用到的引數adapter,都是配對成功的那個adapter.

這裡說一下舊版本(2.6和2.6之前)核心client和adapter的匹配過程。在呼叫iic驅動註冊函式時(

i2c_add_driver),引發了

i2c_probe函式的呼叫,在該函式中,把註冊在iic匯流排上的adapter逐個拿出來做實驗,實驗過程如下:將iic有可能的位址0~0x7f,逐個與

address_list裡的位址進行對比,如果相同則呼叫

i2c_smbus_xfer,該函式實際操作了目前這個被實驗中的adatper的暫存器,發出訊號與bma250通訊。若bma250發出了應答訊號,則匹配成功。匹配的實現演算法與硬體無關,並且演算法應該是比較成熟了,所以新核心將其直接拿來用,並將其隱藏起來,不再需要驅動開發者重寫過匹配演算法。

到這裡總結一下:

i2c_core.c建設了一條iic匯流排,i2c-sunxi.c向匯流排新增了乙個adapter,而

bma250.c通過向匯流排註冊乙個iic驅動,探測匯流排上適合(硬體上連線)的adapter,探測成功後bma250便與a10建立聯絡,

bma250.c通過呼叫

i2c_core.c的函式從而呼叫i2c-sunxi.c裡的函式,完成了iic硬體上的實現。

下面以bma250.c為例,簡單說一下上層到下層的呼叫過程。向匯流排註冊完iic驅動後,將匹配到的adapter作為後續函式的引數。bma250驅動通過一工作佇列定時呼叫函式

bma250_read_accel_xyz,該函式讀出了bma250裡的三軸資料,通過輸入子系統,將資料上報給系統。整個呼叫路線如下:

bma250_read_accel_xyz → bma250_smbus_read_byte_block →i2c_smbus_read_i2c_block_data(進入i2c_core.c)→ i2c_smbus_xfer → adapter->algo->smbus_xfer(i2c_sunxi_xfer) → i2c_sunxi_do_xfer(引發中斷)→ i2c_sunxi_handler(iic中斷函式)→i2c_sunxi_core_process→aw_twi_put_byte/aw_twi_get_byte等 →readl/ writel(此函式正是操作a10暫存器的函式)

這便是整個iic子系統的實現輪廓。

以下總結編寫iic驅動所需做的工作:

1、通過平台裝置或其他手段獲取主控iic控制器的資源(暫存器位址和中斷向量號),申請中斷並實現中斷函式。

2、向iic匯流排新增乙個初始化好的

i2c_adapter結構體。而初始化乙個

i2c_adapter結構體時最重要的一步是實現

i2c_adapter中的

algo成員,在algo的成員函式中通過操作暫存器,發出iic起始訊號引發後續資料的傳送與接收(通過中斷,裡面也是通過操作暫存器實現)。

3、向iic匯流排新增乙個初始化好的

i2c_driver結構體。初始化時比較重要的是給出iic裝置的位址。在其

probe函式中完成向應用層介面的初始化,如初始化乙個輸入子系統,用於上報資料。

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