linux I2C驱动移植

linux I2C驱动移植

I²C总线仅使用SCL，SDA两根信号线实现设备间的数据交互，被广泛应用于微控制领域芯片与芯片之间的通信，如EEPROM，实时时钟，小型LCD等与CPU之间的通信。

I2C协议

I2C利用两根总线根据自己的通信协议实现数据交互

• 起始信号：当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

• 停止信号：当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

• ACK应答信号：发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。 应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。 对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。 如果接收器是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放SDA线，以便主控接收器发送一个停止信号P。
  

以上就是I2C的时序，在单片机上用到I2C我们需要自己写时序，然而在Linux I2C中我们不需要自己写时序，内核已经帮我们实现。

Linux I2C架构层次

　　 第一层：提供i2c adapter的硬件驱动，探测、初始化i2c adapter（如申请i2c的io地址和中断号），驱动soc控制的i2c adapter在硬件上产生信号（start、stop、ack）以及处理i2c中断。覆盖图中的硬件实现层

　　第二层：提供i2c adapter的algorithm，用具体适配器的xxx_xferf()函数来填充i2c_algorithm的master_xfer函数指针，并把赋值后的i2c_algorithm再赋值给i2c_adapter的algo指针。覆盖图中的访问抽象层、i2c核心层

　　第三层：实现i2c设备驱动中的i2c_driver接口，用具体的i2c device设备的attach_adapter()、detach_adapter()方法赋值给i2c_driver的成员函数指针。实现设备device与总线（或者叫adapter）的挂接。覆盖图中的driver驱动层

　　第四层：实现i2c设备所对应的具体device的驱动，i2c_driver只是实现设备与总线的挂接，而挂接在总线上的设备则是千差万别的，所以要实现具体设备device的write()、read()、ioctl()等方法，赋值给file_operations，然后注册字符设备（多数是字符设备）。覆盖图中的driver驱动层

　　第一层和第二层又叫i2c总线驱动(bus)，第三第四属于i2c设备驱动(device driver)。

　　在linux驱动架构中，几乎不需要驱动开发人员再添加bus，因为linux内核几乎集成所有总线bus，如usb、pci、i2c等等。并且总线bus中的(与特定硬件相关的代码)已由芯片提供商编写完成，例如三星的s3c-2440平台i2c总线bus为/drivers/i2c/buses/i2c-s3c2410.c

Linux I2C驱动结构

linux下I2C驱动体系结构包括I2C总线驱动，I2C核心，I2C从设备驱动三个部分。一般来说，如果CPU中集成了I2C控制器并且Linux内核支持这个CPU，那么总线驱动方面内核会帮我们实现。但如果CPU中没有I2C控制器，而是外接的话则需要我们自己实现I2C总线驱动。对于设备驱动来说，常用的设备驱动内核已经帮我们实现，同样，如果用到比较少见的I2C设备，内核没有帮我们实现，则需要我们自己完成设备驱动的编写。
* I2C总线驱动
2440中的I2C控制器有一个驱动(s3c2440中的I2C适配器驱动基于platform实现)。这个驱动用来操作控制器来产生特定的I2C的时序信号，来发送数据和接收数据。也就是让适配器工作。
* I2C设备驱动
挂接在I2C总线上的从设备AT24C02(e2prom)为例，它也有一个驱动，这个用来操作读写我们的芯片，读取和存放具体获得的数据。
* I2C核心
通过一系列的通信方法(algorithm)把总线驱动，设备驱动与用户层串起来，其中还包括有总线驱动和设备驱动的注册，注销方法。i2c-core.c实现i2c核心的功能以及/proc/bus/i2c*接口。

driver的I2C目录下的文件介绍

• i2c-core.c为I2C驱动中的I2C核心，提供了一组不依赖于硬件平台的接口函数（/proc/bus/i2c*接口）作为I2C总线驱动和I2C设备驱动之间的纽带。如：
  int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
  int i2c_del_adapter(struct i2c_adapter *adap)
  int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)
  void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver)
• i2c-dev.c实现了I2C适配器设备文件的功能，每一个I2C适配器都被分配至少一个设备。通过适配器访设备时的主设备号都为89，次设备号为0-255。 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设备的存储器或寄存器，并控制I2C设备的工作方式。
• busses文件夹中包含了一些I2C总线的驱动，如针对S3C2410处理器的I2C控制器驱动为i2c-s3c2410.c。在该文件中，定义描述具体I2C总线适配器的i2c_adapter数据结构、实现在具体I2C适配器上的I2C总线通信方法, 并由i2c_algorithm数据结构进行描述。 经过I2C总线驱动的的代码，可以为我们控制I2C产生开始位、停止位、读写周期以及从设备的读写、产生ACK等。
• algos文件夹实现了一些I2C总线适配器的algorithm。

关于AT24C02

AT24C02的存储容量为2Kb (2048bit) ，内容分成32页，每页8Byte，共256Byte，操作时有两种寻址方式：芯片寻址和片内子地址寻址。
　　（1）芯片寻址：AT24C02的芯片地址为1010，其地址控制字格式为 1010A2A1A0R/W。其中A2，A1，A0可编程地址选择位。A2，A1，A0引脚接高、
低电平后得到确定的三位编码，与1010形成7位编码， 即为该器件的地址码。R/W为芯片读写控制位，该位为0，表示芯片进行写操作。
　　（2）片内子地址寻址：芯片寻址可对内部256B中的任一个进行读/写操作，其寻址范围为00~FF，共256个寻址单位。

修改内核添加I2C支持

• 添加make menuconfig

  Device Drivers  --->  
  <*> I2C support  --->     
     [*]   Enable compatibility bits for old user-space
     <*>   I2C device interface 
     < >   I2C bus multiplexing support  
     [*]   Autoselect pertinent helper modules
           I2C Hardware Bus support  --->  
     [*]   I2C Core debugging messages
     [*]   I2C Algorithm debugging messages
     [ ]   I2C Bus debugging messages 
  [*] Misc devices  --->
          EEPROM support  --->   
               <*> I2C EEPROMs from most vendors 
               <*> SPI EEPROMs from most vendors  
               <*> Old I2C EEPROM reader  
               < > Maxim MAX6874/5 power supply supervisor 
               <*> EEPROM 93CX6 support       

• 修改内核文件 linux/arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c
  添加如下代码：

  
  #include   /*添加头文件*/
  
  static struct at24_platform_data at24c02 ={
  .byte_len   = SZ_2K / 8,  
  .page_size  = 8,  
  .flags      = 0,  
  }
  static struct i2c_board_info __initdata smdk_i2c_devices[] = {  
  /* more devices can be added using expansion connectors */  
  {  
      I2C_BOARD_INFO("24c02", 0x50),  
      .platform_data = &at24c02,  
  },  
  };  
  

  /*在smdk2440_machine_init函数中增加如下：*/
  i2c_register_board_info(0, smdk_i2c_devices, ARRAY_SIZE(smdk_i2c_devices));  

测试EEPROM

对内核完成上述修改之后，重新编译内核并烧录到开发板运行。启动后进入
/sys/devices/platform/s3c2440-i2c/i2c-0/0-0050/进行以下测试：

参考文档：http://blog.csdn.net/wangpengqi/article/details/17711165