【LINUX】i.MX6学习笔记(4) IIC驱动 smec98sp
1. 引言
最近一个linux项目需要用到smec98sp来做一个加密鉴权的功能。
鉴权方案就不写了，这里主要记录一下IIC驱动smec98sp的过程，顺便记录下linux下IIC设备的框架。
2. IIC简介
IIC总线介绍见上一篇 【硬件】IIC总线 。
在此不再赘述。
3. smec98sp简介
smec98sp是中巨伟业的一款加密芯片，用于进行系统的一些加密校验，可以从官网下载到SDK开发包，从淘宝购买对应的下载器。
建议再买个芯片座，这样方便批量烧芯片，烧完统一送去贴片。
3.1 SDK
SDK包（以V33为例）里包含：
- PDF介绍
- 下载烧录工具SMEC98SP Tool V2.1.0.1.exe
- 加密算法验证工具 RSA.EXE
- Demo程序
Demo里分 - 加密芯片样例
就是烧录到smec98sp里的程序。里面有一个样例，很详细，用Keil C51打开，添加自己对应的算法和流程以及交互ID就行。 - 主控MCU样例
这个里面分了好几个平台的，流程差不多，哈希的算法移植有些微不同，一些操作只在特定平台有，所以不同平台有区别。
51内核的就选8051，stm32就用STM32。
但是没有给Linux平台的，我就试着都做了一下移植。
3.2 管脚定义
管脚定义如下，看起来很明确。
8个脚，4个是NC，1个VCC（1.62V ~ 5.5V），1个GND，还有2个IIC的时钟和数据脚。
这没啥说的，直接IIC通信就行了。
3.3 开发
开发就用keil C51写。
配套的SDK包给了很全面的demo的例子，我们可以新增自己的ID来做自己的鉴权算法，相关算法的推荐在SDK里配套的pdf中也给了推荐。
在下载使用的上位机 SMEC98SP Tool V2.0.0.6 中还隐含了一个很实用的小工具，I2C测试，这样可以在开发调试的时候直接测试自己的IIC消息对不对。
举一个最简单的获取版本号的例子，我这里使用5C这个ID来作为版本号获取，在对应的switch语句中加入0x5c的case处理即可。
如果想加入其他的加密算法，用其他ID来实现即可。
可以看出，我们发送了0x5c之后，可以收到 0x5c 0x20 0x09 0x06 0x01 0x00 的6个字节的回复，和我们的case 0x5c的处理语句是一致的。
整体来说，SDK还是比较简明易懂的，基本拿到看一遍就能上手开发。
4. Linux驱动
IIC控制器是platform设备，属于platform总线。这个驱动一般芯片原厂会做好。
IIC设备是IIC设备，属于IIC总线。这部分需要我们自己开发。
4.1 IIC代码
主要文件是i2c-core.c，i2c-imx.c
我们使用ret = i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);
其中client是在probe时候传入的，即调用i2c_imx_probe函数，进而拿到了client->adapter，确定了IIC的适配器，初始化了IIC的控制器，那资源是从哪里获取的？我们直接调用i2c_transfer，系统是如何知道应该驱动IIC-0还是IIC-1？
在i2c_imx_probe中，设备树中的 IIC0 和 IIC1 控制器都是平台设备，二者都匹配时都调动了probe函数，获取了对应设备树里的资源，完成初始化，同时通过i2c_add_adapter把IIC控制器挂到链表上。此时的i2c_adapter，不仅仅包含读写策略algo，同样包含使用的引脚，哪一个IIC的控制器 等等信息。
当IIC总线上的设备进行probe的时候，系统会根据此设备是挂载哪一个IIC控制器的结点下面，传递对应的client结构体过来，此结构体中就包含之前已经初始化的i2c_adapter，即包含读写策略和要使用的硬件资源。
在驱动中，我们调用i2c_transfer来完成IIC数据的发送，其实就是调用__i2c_transfer，调用adap->algo->master_xfer函数，在iMX6中，master_xfer被初始化为i2c_imx_xfer
static struct i2c_algorithm i2c_imx_algo = {
.master_xfer = i2c_imx_xfer,
.functionality = i2c_imx_func,
};
4.2 步骤
- 先在设备中增加设备结点，这样匹配了之后，驱动会probe挂载上，生成设备结点。
&i2c1 {
clock-frequency = <100000>;
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;
status = "okay";
smec98sp@10 {
compatible = "taohu,smec98sp";
reg = <0x10>;
};
};
- 建立对应的读写接口
/
*
* @description : 从smec98sp读取多个寄存器数据
* @param - dev: smec98sp设备
* @param - reg: 要读取的寄存器首地址
* @param - val: 读取到的数据
* @param - len: 要读取的数据长度
* @return : 操作结果
*/
static int smec98sp_read_regs(struct smec98sp_dev *dev, u8 reg, void *val, int len)
{
int ret;
struct i2c_msg msg[2];
struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
/* msg[0]为发送要读取的首地址 */
msg[0].addr = client->addr; /* smec98sp地址 */
msg[0].flags = 0; /* 标记为发送数据 */
msg[0].buf = ® /* 读取的首地址 */
msg[0].len = 1; /* reg长度*/
/* msg[1]读取数据 */
msg[1].addr = client->addr; /* smec98sp地址 */
msg[1].flags = I2C_M_RD; /* 标记为读取数据*/
msg[1].buf = val; /* 读取数据缓冲区 */
msg[1].len = len; /* 要读取的数据长度*/
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);
if(ret == 2) {
ret = 0;
} else {
printk("i2c rd failed=%d reg=%06x len=%d\n",ret, reg, len);
ret = -EREMOTEIO;
}
return ret;
}
/*
* @description : 向smec98sp的1个寄存器写入多个数据
* @param - dev: smec98sp设备
* @param - reg: 要写入的寄存器首地址
* @param - val: 要写入的数据缓冲区
* @param - len: 要写入的数据长度
* @return : 操作结果
*/
static s32 smec98sp_write_regs(struct smec98sp_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, u8 len)
{
u8 b[256];
struct i2c_msg msg;
struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
b[0] = reg; /* 寄存器首地址 */
memcpy(&b[1],buf,len); /* 将要写入的数据拷贝到数组b里面 */
msg.addr = client->addr; /* smec98sp地址 */
msg.flags = 0; /* 标记为写数据 */
msg.buf = b; /* 要写入的数据缓冲区 */
msg.len = len + 1; /* 要写入的数据长度 */
return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);
}
- 在ioctl中根据传递的魔数来完成不同的功能。
5. 哈希算法
IIC流程调试的很顺利，没啥好说的，接收发送都很顺利，用逻辑分析仪抓的波形也没啥问题。
遇到的卡住的问题就是，我在我的加密算法中用到了哈希运算，但是同样的输入，加密芯片算的hash值和我在应用层算的hash值不一致，导致无法完成校验，为了理清这个hash算法，花了比较久的时间。
最初的时候，针对同一个输入，我能算出4个不同的值出来：
- Smec98sp芯片内部算出来的哈希值a
- 移植到linux端后，哈希算法算出来的哈希值b
- 使用SDK包里的 RSA.exe 工具计算出来的哈希值c
- 使用一些网上的哈希工具 工具1 工具2 等等计算出来的哈希值d
一脸蒙蔽，连个比对都没有，都不知道哪个是对的。
无奈，只好去找源码搜搜看，还好比较简单，大家的接口都比较一致,都是3个API。
1. SHA1Init()
2. SHA1Update()
3. SHA1Final()
其中
- SHA1Init 用来初始化
- SHA1Update 用来做多段的hash，这里要注意，我们可以把数据ABCDE一起送进来做一次，也可以AB做一次，然后CDE做一次，不影响最终结果。这个是为了解决一些大文件直接输出太大，可以切成小片输入的问题。
- SHA1Final 获取最终的哈希值。 SHA1Final里面也调用了SHA1Update 去填了一些数，不用管，没关系，我们的输入就是SHA1Update 的部分
一个个看吧，为啥4个结果都不一样。
RSA.exe 和 网上工具的区别很快就定位出来了。因为RSA.exe是16进制读取的，网上工具是字符串读取的，所以不一样，把对应字符串的十六进制填入计算就一致了。
然后找为什么linux计算的不对，关于移植问题，去请教了一下smec98sp的技术支持顾工，建议把TMS320的工程移植到linux。
重新改了一下平台移植过来就可以了。
最后确认为什么加密芯片自己算的不对。定位了一下中间的大小端问题，改了一下也OK了。
整体来说还是比较简单易懂的流程，调试起来还挺方便的。
6. 参考资料
- 哈希计算工具1 & 哈希计算工具2
- SHA1–C语言实现–openssl-1.1.1改写（自动匹配芯片大小端）
- 中巨伟业官网