Linux驱动子系统之I2C(3)

3  i2c-dev

3.1 概述

之前在介绍I2C子系统时,提到过使用i2c-dev.c文件在应用程序中实现我们的I2C从设备驱动。不过,它实现的是一个虚拟,临时的i2c_client,随着设备文件的打开而产生,并随着设备文件的关闭而撤销。I2c-dev.c针对每个I2C适配器生成一个主设备号为89的设备文件,实现了i2c_driver的成员函数以及文件操作接口,所以i2c-dev.c的主题是”i2c_driver成员函数+字符设备驱动”。

 

3.2 i2c-dev.c源码分析

初始化模块

static int __init i2c_dev_init(void)
{
         res= register_chrdev(I2C_MAJOR, "i2c", &i2cdev_fops);
 
         i2c_dev_class= class_create(THIS_MODULE, "i2c-dev");
 
         /*Keep track of adapters which will be added or removed later */
         res= bus_register_notifier(&i2c_bus_type, &i2cdev_notifier);
 
         /*绑定已经存在的适配器 */
         i2c_for_each_dev(NULL,i2cdev_attach_adapter);
}

I2c-dev初始化函数主要做了注册名为”i2c”的字符设备文件和”i2c-dev”的类

 

i2cdev_read和i2cdev_write

I2c-dev.c中实现的i2cdev_read和i2cdev_write函数不具有太强的通用性,只适合下面这种单开始信号情况:


而不适合多开始信号的情况:


所以我们经常会使用i2cdev_ioctl函数的I2C_RDWR,在分析i2cdev_ioctl函数之前,我们需要了解一个结构体:

/* This is the structure as used in theI2C_RDWR ioctl call */
struct i2c_rdwr_ioctl_data {
         structi2c_msg __user *msgs;         /* pointersto i2c_msgs */
         __u32nmsgs;                    /* number ofi2c_msgs */
};

Msgs     表示单个开始信号传递的数据;

Nmsgs     表示有多少个msgs,比如上图,单开始信号时,nmsgs等于1;多开始信号时,nmsgs等于2

 

struct i2c_msg {
         __u16addr;     /* slave address                         */
         __u16flags;  /* 默认为写入 */
#define I2C_M_TEN                  0x0010     /*this is a ten bit chip address */
#define I2C_M_RD           0x0001     /* read data,from slave to master */
#define I2C_M_NOSTART                  0x4000     /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */
#define I2C_M_REV_DIR_ADDR     0x2000     /*if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */
#define I2C_M_IGNORE_NAK          0x1000     /*if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */
#define I2C_M_NO_RD_ACK           0x0800     /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */
#define I2C_M_RECV_LEN               0x0400     /* length will be first received byte */
         __u16len;                  /* msg length                              */
         __u8*buf;                 /* pointer to msgdata                       */
};

 

使用i2cdev_ioctl函数的I2C_RDWR指令会调用到i2cdev_ioctl_rdrw函数:

static noinline inti2cdev_ioctl_rdrw(struct i2c_client *client,
                   unsignedlong arg)
{
         structi2c_rdwr_ioctl_data rdwr_arg;
         structi2c_msg *rdwr_pa;
         u8__user **data_ptrs;
         inti, res;
 
         if(copy_from_user(&rdwr_arg,
                               (struct i2c_rdwr_ioctl_data __user *)arg,
                               sizeof(rdwr_arg)))
                   return-EFAULT;
 
         if(rdwr_arg.nmsgs > I2C_RDRW_IOCTL_MAX_MSGS)
                   return-EINVAL;
 
         rdwr_pa= kmalloc(rdwr_arg.nmsgs * sizeof(struct i2c_msg), GFP_KERNEL);
 
         if(copy_from_user(rdwr_pa, rdwr_arg.msgs,
                               rdwr_arg.nmsgs * sizeof(struct i2c_msg))) {
                   kfree(rdwr_pa);
                   return-EFAULT;
         }
 
         res= i2c_transfer(client->adapter, rdwr_pa, rdwr_arg.nmsgs);
         while(i-- > 0) {
                   if(res >= 0 && (rdwr_pa[i].flags & I2C_M_RD)) {
                            if(copy_to_user(data_ptrs[i], rdwr_pa[i].buf,
                                                rdwr_pa[i].len))
                                     res= -EFAULT;
                   }
                   kfree(rdwr_pa[i].buf);
         }
}

咋一看,还挺复杂,其实主要做了一件事情:把用户空间传递过来的i2c_rdwr_ioctl_data数据进行错误检查,然后调用i2c_transfer函数与适配器进行通信,如果是接收数据,代码会将访问到的数据传回i2c_rdwr_ioctl_data的buf中。I2c_transfer最终会调用到I2C适配器具体实现的master_xfer函数来与硬件进行通信。

 

3.3 eeprom实例

预备知识

使用的mini2440开发板,eeprom的地址为0x50,实验完成一个数据的读写,先看下读写时序

AT24C08任意地址字节写的时序:

Linux驱动子系统之I2C(3)_第1张图片

AT24C08任意地址字节写的时序:

Linux驱动子系统之I2C(3)_第2张图片

下面的代码可以按照上面的两个图来阅读:

#include <stdio.h>
#include <linux/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <errno.h>
#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/i2c-dev.h>
 
int main()
{
         intfd, ret;
         unsignedchar rdwr_addr = 0x42;   /* e2prom 读写地址 */
         unsignedchar device_addr = 0x50; /* e2prom 设备地址 */
         unsignedchar data = 0x12;  /* 向e2prom写的数据 */
         structi2c_rdwr_ioctl_data e2prom_data;
 
         fd= open("/dev/i2c/0", O_RDWR);
         if(fd < 0) {
                   perror("openerror");
                   exit(1);
         }
 
         e2prom_data.msgs= (struct i2c_msg *)malloc(e2prom_data.nmsgs * \
                                               sizeof(structi2c_msg));
         if(e2prom_data.msgs == NULL) {
                   perror("mallocerror");
                   exit(1);
         }
 
         ioctl(fd,I2C_TIMEOUT, 1); /* 设置超时 */
         ioctl(fd,I2C_RETRIES, 2); /* 设置重试次数 */
 
        
         /*向e2prom的rdwr_addr地址写入数据data*/
         e2prom_data.nmsgs= 1;
         e2prom_data.msgs[0].len= 2;
         e2prom_data.msgs[0].addr= device_addr;
         e2prom_data.msgs[0].flags= 0;     /* write */
 
        
         e2prom_data.msgs[0].buf= (unsigned char *)malloc(2);
         e2prom_data.msgs[0].buf[0]= rdwr_addr;    /* write address */
         e2prom_data.msgs[0].buf[1]= data;      /* write data */
 
         ret= ioctl(fd, I2C_RDWR, (unsigned long)&e2prom_data);
         if(ret < 0) {
                   perror("writedata error");
                   exit(1);
         }
         printf("writedata: %d to address: %#x\n", data, rdwr_addr);
         data= 0;  /* be zero*/
 
 
         /*从e2prom的rdwr_addr地址读取数据存入buf*/
         e2prom_data.nmsgs= 2;
         e2prom_data.msgs[0].len= 1;
         e2prom_data.msgs[0].addr= device_addr;
//      e2prom_data.msgs[0].flags= 0;     /* write */
         e2prom_data.msgs[0].buf= &rdwr_addr;
 
         e2prom_data.msgs[1].len= 1;
         e2prom_data.msgs[1].addr= device_addr;
         e2prom_data.msgs[1].flags= 1;     /* read */
         e2prom_data.msgs[1].buf= &data;
 
         ret= ioctl(fd, I2C_RDWR, (unsigned long)&e2prom_data);
         if(ret < 0) {
                   perror("readerror");
                   exit(1);
         }
         printf("read  data: %d from address: %#x\n", data,rdwr_addr);
        
         free(e2prom_data.msgs);
         close(fd);
 
         return0;
}

在mini2440开发板上已经实验成功。


 

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