Linux驱动分析——I2C子系统

stm32mp157  盘古开发板  Linux内核版本4.19

目录

1、朱有鹏老师视频笔记

2、I2C子系统的4个关键结构体

3、关键文件

4、i2c-core.c初步分析

​4.1、smbus代码略过

4.2、模块加载和卸载:bus_register(&i2c_bus_type);    在i2c-core-base.c中

4.3、I2C总线的匹配机制

​4.3.1、match函数

4.3.2、probe函数

4.4、核心层开放给其他部分的注册接口

5、adapter模块

5.1、adapter模块的注册

5.1.1、平台总线方式注册

​5.1.2、找到driver和device，并且确认其配对过程

5.2、probe函数

6、i2c_driver的注册

7、i2c_client从哪里来

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1、朱有鹏老师视频笔记

***********《朱有鹏老师嵌入式linux核心课程》 ***********
《5.linux驱动开发-第9部分-5.9.触摸屏驱动移植实战》

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第一部分、章节目录
5.9.1.触摸屏驱动概览
5.9.2.内核中的竞争状态和互斥1
5.9.3.内核中的竞争状态和互斥2
5.9.4.中断的上下半部1
5.9.5.中断的上下半部2
5.9.6.linux内核的I2C子系统详解1
5.9.7.linux内核的I2C子系统详解2
5.9.8.linux内核的I2C子系统详解3
5.9.9.linux内核的I2C子系统详解4
5.9.10.linux内核的I2C子系统详解5
5.9.11.linux内核的I2C子系统详解6
5.9.12.linux内核的I2C子系统详解7
5.9.13.gslX680驱动的移植实践
5.9.14.gslX680驱动源码分析2
5.9.15.gslX680驱动源码分析2
5.9.16.老版本触摸屏的驱动


第二部分、章节介绍
5.9.1.触摸屏驱动概览
	本节主要介绍了2种触摸屏的驱动差别，本课程用到的三个版本开发板的触摸屏差别以及学习触摸屏驱动的关键点和学习方法。
5.9.2.内核中的竞争状态和互斥1
	本节将前面课程中提到，但是没有详细总结的内核竟态处理方法如原子操作、互斥锁、自旋锁等做了详细系统的总结。
5.9.3.内核中的竞争状态和互斥2
	本节将前面课程中提到，但是没有详细总结的内核竟态处理方法如原子操作、互斥锁、自旋锁等做了详细系统的总结。
5.9.4.中断的上下半部1
	本节主要讲了linux内核中中断上下半部的思路，以及三种下半部解决方案。
5.9.5.中断的上下半部2
	本节主要通过代码实例来演示tasklet、workqueue等中断下半部的处理，目的是希望大家掌握这套处理流程，在后面分析触摸屏驱动时看到这些代码能更容易的理解。
5.9.6.linux内核的I2C子系统详解1
	本节主要对I2C总线的特征做了个汇总，并专门就一些理解的关键点指出说明。
5.9.7.linux内核的I2C子系统详解2	
	本节对内核的I2C子系统的构建和组成部分做了整体说明。
5.9.8.linux内核的I2C子系统详解3
	本节讲了I2C系统的四个关键结构体，理解这四个结构体及其关联对理解I2C系统的工作原理至关重要。
5.9.9.linux内核的I2C子系统详解4
	本节带大家分析i2c_core.c的源码，该文件主要为其他部分提供各种注册接口，属于I2C子系统的关键性代码块。
5.9.10.linux内核的I2C子系统详解5
	本节以S5PV210芯片的i2c_adapter驱动为例，详细分析了主机SoC的I2C控制器部分的驱动源码及其实现细节。
5.9.11.linux内核的I2C子系统详解6
	本节分析了i2c_driver部分的细节，包括driver的匹配方式、probe函数调用的过程分析等
5.9.12.linux内核的I2C子系统详解7
	本节分析了i2c_client的来源，包括board_info如何在mach文件注册，如何通过i2c_new_device接口将其转为i2c_client结构体。
5.9.13.gslX680驱动的移植实践
	本节将提供的gslX680的驱动源码移植到老版本内核中并且添加必要的配置，使之正常工作，这种移植工作以后在工作中用到的可能性很大。
5.9.14.gslX680驱动源码分析2
	本节开始分析gslX680的驱动源码，主要是i2c_driver和client端的匹配、i2c_client的创建和数据传递这些。
5.9.15.gslX680驱动源码分析2
	本节接着分析gslX680的驱动源码，主要是probe函数中的操作，以及中断下半部中上报坐标数据等内容。
5.9.16.老版本触摸屏的驱动	
	本节对老版本开发板中ft5x05的驱动源码进行了分析，以及移植方面的实践操作。通过2款触摸屏的驱动对比，让大家思路更加宽广。
	


第三部分、随堂记录	
5.9.1.触摸屏驱动概览
5.9.1.1、常用的2种触摸屏
(1)电阻触摸屏。驱动一般分2种：一种是SoC内置触摸屏控制器，一种是外置的专门触摸屏控制芯片，通过I2C接口和SoC通信。
(2)电容触摸屏。驱动只有一种，外接专用的电容式触摸屏控制芯片，I2C接口和SoC通信。
5.9.1.2、X210使用的触摸屏
(1)X210V3使用的触摸屏：ft5x06
(2)X210V3S使用的触摸屏：gslX680
5.9.1.3、学习触摸屏驱动的关键点
(1)input子系统相关知识
(2)中断上下半部
(3)I2C子系统
(4)触摸屏芯片本身知识
5.9.1.4、竞争状态和同步


5.9.2_3.内核中的竞争状态和互斥1_2
5.9.2.1、一些概念
(1)竞争状态（简称竟态）
(2)临界段、互斥锁、死锁
(3)同步（多CPU、多任务、中断）
5.9.2.2、解决竟态的方法
(1)原子操作 automic_t
(2)信号量、互斥锁
(3)自旋锁
5.9.2.3、自旋锁和信号量的使用要点
(1)自旋锁不能递归
(2)自旋锁可以用在中断上下文（信号量不可以，因为可能睡眠），但是在中断上下文中获取自旋锁之前要先禁用本地中断
(3)自旋锁的核心要求是：拥有自旋锁的代码必须不能睡眠，要一直持有CPU直到释放自旋锁
(4)信号量和读写信号量适合于保持时间较长的情况，它们会导致调用者睡眠，因此只能在进程上下文使用，而自旋锁适合于保持时间非常短的情况，它可以在任何上下文使用。如果被保护的共享资源只在进程上下文访问，使用信号量保护该共享资源非常合适，如果对共享资源的访问时间非常短，自旋锁也可以。但是如果被保护的共享资源需要在中断上下文访问（包括底半部即中断处理句柄和顶半部即软中断），就必须使用自旋锁。自旋锁保持期间是抢占失效的，而信号量和读写信号量保持期间是可以被抢占的。自旋锁只有在内核可抢占或SMP（多处理器）的情况下才真正需要，在单CPU且不可抢占的内核下，自旋锁的所有操作都是空操作。


5.9.4.中断的上下半部1
5.9.4.1、中断处理的注意点
(1)中断上下文，不能和用户空间数据交互
(2)不能交出CPU（不能休眠、不能schedule）
(3)ISR运行时间尽可能短，越长则系统响应特性越差
5.9.4.2、中断下半部2种解决方案
(1)为什么要分上半部（top half，又叫顶半部）和下半部（bottom half，又叫底半部）
(2)下半部处理策略1：tasklet（小任务）
(3)下半部处理策略2：workqueue（工作队列）
5.9.4.3、tasklet使用实战
(1)tasklet相关接口介绍
(2)实战演示tasklet实现下半部


5.9.5.中断的上下半部2
5.9.5.1、workqueue实战演示
(1)workqueue的突出特点是下半部会交给worker thead，因此下半部处于进程上下文，可以被调度，因此可以睡眠。
(2)include/linux/workqueue.h

5.9.5.2、中断上下半部处理原则
(1)必须立即进行紧急处理的极少量任务放入在中断的顶半部中，此时屏蔽了与自己同类型的中断，由于任务量少，所以可以迅速不受打扰地处理完紧急任务。
(2)需要较少时间的中等数量的急迫任务放在tasklet中。此时不会屏蔽任何中断（包括与自己的顶半部同类型的中断），所以不影响顶半部对紧急事务的处理；同时又不会进行用户进程调度，从而保证了自己急迫任务得以迅速完成。
(3)需要较多时间且并不急迫（允许被操作系统剥夺运行权）的大量任务放在workqueue中。此时操作系统会尽量快速处理完这个任务，但如果任务量太大，期间操作系统也会有机会调度别的用户进程运行，从而保证不会因为这个任务需要运行时间将其它用户进程无法进行。
(4)可能引起睡眠的任务放在workqueue中。因为在workqueue中睡眠是安全的。在需要获得大量的内存时、在需要获取信号量时，在需要执行阻塞式的I/O操作时，用workqueue很合适。


5.9.6_7.linux内核的I2C子系统详解1_2
5.9.6.1、I2C总线汇总概览
(1)三根通信线：SCL、SDA、GND
(2)同步、串行、电平、低速、近距离
(3)总线式结构，支持多个设备挂接在同一条总线上
(4)主从式结构，通信双方必须一个为主（master）一个为从（slave），