S3C2440驅動簡析——I2C驅動（1）

      這次來研究內核自帶I2C驅動的代碼，在深入代碼之前，首先簡單瞭解一下I2C核心數據結構的相互關係。由此來展開，也許能夠對驅動代碼有更好地理解。軟件數據結構的設計、數據結構之間的關係就至少應該描述硬件物理連接的這種組織關係。Linux的i2c 框架中各個部分的關係如下圖所示：

 

 

 

內核中 i2c 相關代碼可以分爲三個層次：
1. i2c 框架：i2c.h 和i2c-core.c 爲i2c 框架的主體，提供了核心數據結構的定義、i2c 適配器驅動和設備驅動的註冊、註銷管理，i2c 通信方法上層的、與具體適配器無關的代碼、檢測設備地址的上層代碼等；i2c-dev.c 用於創建i2c 適配器的/dev/i2c/%d 設備節點，提供i2c 設備訪問方法等。
2. i2c 總線適配器驅動：定義描述具體i2c 總線適配器的i2c_adapter 數據結構、實現在具體i2c 適配器上的i2c 總線通信方法，並由i2c_algorithm 數據結構進行描述。
3. i2c 設備驅動：定義描述具體設備的i2c_client 和可能的私有數據結構、藉助i2c 框架的i2c_probe 函數實現註冊設備的attach_adapter 方法、提供設備可能使用的地址範圍、以及設備地址檢測成功後創建i2c_client 數據結構的回調函數。

 

 

I2C主要數據結構如下：

 

1. 一個 i2c 設備的驅動程序由i2c_driver 數據結構描述，定義於include/linux/i2c.h：

struct i2c_driver { char name[32]; //最大32字節的字符串 int id; //id 可選0xf000 到0xffff 中的任一數值 unsigned int flags; //一般直接設置爲I2C_DF_NOTIFY int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *); int (*detach_client)(struct i2c_client *); int (*command)(struct i2c_client *client,unsigned int cmd, void *arg); void (*inc_use)(struct i2c_client *client); void (*dec_use)(struct i2c_client *client); };

 

attach_adapter 回調函數在安裝i2c 設備驅動程序模塊時、或者在安裝i2c 適配器驅動
程序模塊時被調用，用於檢測、認領設備併爲設備分配i2c_client 數據結構。

 

detach_client 方法在卸載適配器或設備驅動程序模塊時被調用，用於從總線上註銷設備、並釋放i2c_client 及相應的私有數據結構。

 

inc_use 和dec_use 所指向的函數用於改變i2c 設備驅動程序模塊的引用計數。注意不要直接調用i2c_driver數據結構中的這兩個方法，而要通過如下函數調用路徑：
i2c_use_client > i2c_inc_use_client > inc_use
i2c_release_client > i2c_dec_use_client > dec_use

 

 

2. 一個 i2c 設備由i2c_client 數據結構進行描述：
struct i2c_client { char name[32]; int id; unsigned int flags; /* div., see below */ unsigned int addr; /* chip address - NOTE: 7bit addresses are stored in the */ /* _LOWER_ 7 bits of this char */ struct i2c_adapter *adapter; /* the adapter we sit on */ struct i2c_driver *driver; /* and our access routines */ void *data; /* for the clients */ int usage_count; /* How many accesses currently to the client */ };

在安裝適配器或者設備的驅動程序時通過設備驅動程序 i2c_driver 中的attach_adapter 函數檢測設備地址。如果檢測成功則調用設備驅動程序提供的回調函數創建描述設備的i2c_client 數據結構，並將其中的driver指針指向設備驅動程序的i2c_driver 數據結構。這樣將來就可以使用i2c_driver 中的註銷設備和控制引用計數的方法了。

 

 

3. 一個 i2c 適配器由i2c_adapter 數據結構描述：
struct i2c_adapter { char name[32]; unsigned int id; /* == is algo->id | hwdep.struct->id, for registered values see below */ struct i2c_algorithm *algo; /* the algorithm to access the bus */ void *algo_data; void (*inc_use)(struct i2c_adapter *); void (*dec_use)(struct i2c_adapter *); int (*client_register)(struct i2c_client *); int (*client_unregister)(struct i2c_client *); void *data; /* private data for the adapter */ struct semaphore lock; unsigned int flags; /* flags specifying div. data */ struct i2c_client *clients[I2C_CLIENT_MAX]; int client_count; int timeout; int retries; #ifdef CONFIG_PROC_FS /* No need to set this when you initialize the adapter */ int inode; #if LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(2,1,29) struct proc_dir_entry *proc_entry; #endif #endif /* def CONFIG_PROC_FS */ };

 

在 i2c_adapter 數據結構中設計了clients 指針數組，指向該總線上每個設備的i2c_client 數據結構。由於一條i2c 總線上最多隻有I2C_CLENT_MAX 個設備，所以可以使用靜態數組（題外話，如果相關數據結構的個數是未知的，鏈表顯然是更好的選擇）。lock 信號量用於實現對i2c 總線的互斥訪問：在訪問i2c 總線上的任一設備期間當前進程必須首先獲得該信號量，並且在阻塞等待i2c 操作完成期間不釋放。

 

 

4.具體 i2c 適配器的通信方法由i2c_algorithm 數據結構進行描述：

struct i2c_algorithm { char name[32]; /* textual description */ unsigned int id; int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg msgs[], int num); int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr, unsigned short flags, char read_write, u8 command, int size, union i2c_smbus_data * data); int (*slave_send)(struct i2c_adapter *,char*,int); int (*slave_recv)(struct i2c_adapter *,char*,int); int (*algo_control)(struct i2c_adapter *, unsigned int, unsigned long); u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *); };

 

master_xfer/smbus_xfer 指針指向i2c 適配器驅動程序模塊實現的i2c 通信協議或者smbus 通信協議。由下文分析可見在用戶進程通過i2c-dev 提供的/dev/i2c/%d 設備節點訪問i2c 設備時，最終是通過調用master_xfer 或者smbus_xfer 指向的方法完成的。

 

slave_send/recv 函數用於實現當i2c 適配器扮演slave 角色時的傳輸方法。 

 

 

由於內容統一的關係，在一篇文章裏又記錄數據結構，又貼出驅動代碼，這樣個人感覺比較亂。所以我還是選擇把I2C驅動這一塊內容分成三部分，本文討論數據結構爲第一部分，在接下來的I2C驅動文章《S3C2440驅動簡析——I2C驅動（2）》裏，將會深入i2c-dev.c驅動代碼。第三部分是深入i2c-core.c，以瞭解實際底層操作的過程。

 

欲知後事如何，請聽下回分解~

 

 

本系列博文鏈接：

I2C驅動（1）http://blog.csdn.net/jarvis_xian/archive/2011/05/27/6449939.aspx
I2C驅動（2）http://blog.csdn.net/jarvis_xian/archive/2011/05/27/6451168.aspx
I2C驅動（3）http://blog.csdn.net/jarvis_xian/archive/2011/05/28/6452431.aspx
I2C驅動（4）http://blog.csdn.net/jarvis_xian/archive/2011/05/30/6455697.aspx