Linux设备驱动之I2C架构分析
一:前言
I2c是philips提出的外设总线.I2C只有两条线,一条串行数据线:SDA,一条是时钟线SCL.正因为这样,它方便了工程人员的布线.另外,I2C是一种多主机控制总线.它和USB总线不同,USB是基于master-slave机制,任何设备的通信必须由主机发起才可以.而I2C是基于multi master机制.一同总线上可允许多个master.关于I2C协议的知识,这里不再赘述.可自行下载spec阅读即可.
二:I2C架构概述
在linux中,I2C驱动架构如下所示:
如上图所示,每一条I2C对应一个adapter.在kernel中,每一个adapter提供了一个描述的结构(struct i2c_adapter),也定义了adapter支持的操作(struct i2c_adapter).再通过i2c core层将i2c设备与i2c adapter关联起来.
这个图只是提供了一个大概的框架.在下面的代码分析中,从下至上的来分析这个框架图.以下的代码分析是基于linux 2.6.26.分析的代码基本位于:
linux-2.6.26.3/drivers/i2c/位置.
三:adapter注册
在kernel中提供了两个adapter注册接口,分别为i2c_add_adapter()和i2c_add_numbered_adapter().由于在系统中可能存在多个adapter,因为将每一条I2C总线对应一个编号,下文中称为I2C总线号.这个总线号的PCI中的总线号不同.它和硬件无关,只是软件上便于区分而已.
对于i2c_add_adapter()而言,它使用的是动态总线号,即由系统给其分析一个总线号,而i2c_add_numbered_adapter()则是自己指定总线号,如果这个总线号非法或者是被占用,就会注册失败.
分别来看一下这两个函数的代码:
int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
{
int id, res = 0;
retry:
if (idr_pre_get(&i2c_adapter_idr, GFP_KERNEL) == 0)
return -ENOMEM;
mutex_lock(&core_lock);
/* "above" here means "above or equal to", sigh */
res = idr_get_new_above(&i2c_adapter_idr, adapter,
__i2c_first_dynamic_bus_num, &id);
mutex_unlock(&core_lock);
if (res < 0) {
if (res == -EAGAIN)
goto retry;
return res;
}
adapter->nr = id;
return i2c_register_adapter(adapter);
}
在这里涉及到一个idr结构.idr结构本来是为了配合page cache中的radix tree而设计的.在这里我们只需要知道,它是一种高效的搜索树,且这个树预先存放了一些内存.避免在内存不够的时候出现问题.所在,在往idr中插入结构的时候,首先要调用idr_pre_get()为它预留足够的空闲内存,然后再调用idr_get_new_above()将结构插入idr中,该函数以参数的形式返回一个id.以后凭这个id就可以在idr中找到相对应的结构了.对这个数据结构操作不太理解的可以查阅本站<<
linux文件系统之文件的读写>>中有关radix tree的分析.
注意一下idr_get_new_above(&i2c_adapter_idr, adapter,__i2c_first_dynamic_bus_num, &id)的参数的含义,它是将adapter结构插入到i2c_adapter_idr中,存放位置的id必须要大于或者等于__i2c_first_dynamic_bus_num,
然后将对应的id号存放在adapter->nr中.调用i2c_register_adapter(adapter)对这个adapter进行进一步注册.
看一下另外一人注册函数: i2c_add_numbered_adapter( ),如下所示:
int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap)
{
int id;
int status;
if (adap->nr & ~MAX_ID_MASK)
return -EINVAL;
retry:
if (idr_pre_get(&i2c_adapter_idr, GFP_KERNEL) == 0)
return -ENOMEM;
mutex_lock(&core_lock);
/* "above" here means "above or equal to", sigh;
* we need the "equal to" result to force the result
*/
status = idr_get_new_above(&i2c_adapter_idr, adap, adap->nr, &id);
if (status == 0 && id != adap->nr) {
status = -EBUSY;
idr_remove(&i2c_adapter_idr, id);
}
mutex_unlock(&core_lock);
if (status == -EAGAIN)
goto retry;
if (status == 0)
status = i2c_register_adapter(adap);
return status;
}
对比一下就知道差别了,在这里它已经指定好了adapter->nr了.如果分配的id不和指定的相等,便返回错误.
过一步跟踪i2c_register_adapter().代码如下:
static int i2c_register_adapter(struct i2c_adapter *adap)
{
int res = 0, dummy;
mutex_init(&adap->bus_lock);
mutex_init(&adap->clist_lock);
INIT_LIST_HEAD(&adap->clients);
mutex_lock(&core_lock);
/* Add the adapter to the driver core.
* If the parent pointer is not set up,
* we add this adapter to the host bus.
*/
if (adap->dev.parent == NULL) {
adap->dev.parent = &platform_bus;
pr_debug("I2C adapter driver [%s] forgot to specify "
"physical device\n", adap->name);
}
sprintf(adap->dev.bus_id, "i2c-%d", adap->nr);
adap->dev.release = &i2c_adapter_dev_release;
adap->dev.class = &i2c_adapter_class;
res = device_register(&adap->dev);
if (res)
goto out_list;
dev_dbg(&adap->dev, "adapter [%s] registered\n", adap->name);
/* create pre-declared device nodes for new-style drivers */
if (adap->nr < __i2c_first_dynamic_bus_num)
i2c_scan_static_board_info(adap);
/* let legacy drivers scan this bus for matching devices */
dummy = bus_for_each_drv(&i2c_bus_type, NULL, adap,
i2c_do_add_adapter);
out_unlock:
mutex_unlock(&core_lock);
return res;
out_list:
idr_remove(&i2c_adapter_idr, adap->nr);
goto out_unlock;
}
首先对adapter和adapter中内嵌的struct device结构进行必须的初始化.之后将adapter内嵌的struct device注册.
在这里注意一下adapter->dev的初始化.它的类别为i2c_adapter_class,如果没有父结点,则将其父结点设为platform_bus.adapter->dev的名字为i2c + 总线号.
测试一下:
[eric@mochow i2c]$ cd /sys/class/i2c-adapter/
[eric@mochow i2c-adapter]$ ls
i2c-0
可以看到,在我的PC上,有一个I2C adapter,看下详细信息:
[eric@mochow i2c-adapter]$ tree
.
`-- i2c-0
|-- device -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:1f.3/i2c-0
|-- name
|-- subsystem -> ../../../class/i2c-adapter
`-- uevent
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