嵌入式Linux下的I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

　　i2c_dev 里面定義了讀寫I2C 設(shè)備應(yīng)用層的讀寫接口，但由于其缺少通用性，一般很少用到所以并不做詳細(xì)的介紹。

　　i2c_core在驅(qū)動(dòng)框架中起到了承上啟下的作用，里面定義了許多重要的函數(shù)。例如：adapter注冊(cè)/注銷函數(shù)，增加/刪除設(shè)備驅(qū)動(dòng)函數(shù)，增加/刪除I2C設(shè)備的函數(shù)，I2C傳輸，發(fā)送和接收函數(shù)。這些函數(shù)都是在編寫I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中必須要用到的接口函數(shù)，正是由于這些通用的接口函數(shù)才使得代碼具有很強(qiáng)的可移植性和重用性。

　　3 編寫I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)的思路

　　在了解Linux中I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)的基本框架后，要編寫自己的設(shè)備驅(qū)動(dòng)首先要弄清楚的一個(gè)問題是到底內(nèi)核已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了那部分，需要實(shí)現(xiàn)的又是那部分。因?yàn)镮2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)是基于總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型的，一般而言在移植Linux操作系統(tǒng)中，Linux內(nèi)核已經(jīng)對(duì)總線部分已經(jīng)有了很好的實(shí)現(xiàn)，所以總線部分的驅(qū)動(dòng)一般可以不必關(guān)心。

　　在此需要實(shí)現(xiàn)的是設(shè)備層的i2c_driver與i2c_client結(jié)構(gòu)體，并利用I2C 子系統(tǒng)提供的接口函數(shù)掛接到I2C 總線上。

　　每一個(gè)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)，必須首先創(chuàng)造一個(gè)i2c_driver結(jié)構(gòu)體對(duì)象，該結(jié)構(gòu)體包含了I2C設(shè)備探測(cè)和注銷的一些基本方法和信息。其中包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)的名字，適配器的掛接/取消函數(shù)指針等。一個(gè)例子如下所示，name字段標(biāo)識(shí)本驅(qū)動(dòng)的名稱（不要超過31 個(gè)字符），at-tach_adapter和detach_client字段為函數(shù)指針，這兩個(gè)函數(shù)在I2C設(shè)備注冊(cè)的時(shí)候會(huì)自動(dòng)調(diào)用，需要自己實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)函數(shù)。

　　上面定義的i2c_driver對(duì)象，抽象為一個(gè)I2C的驅(qū)動(dòng)模型，提供對(duì)I2C設(shè)備的探測(cè)和注銷方法，接下來就是要定義i2c_client 結(jié)構(gòu)體，其代表著一個(gè)具體的I2C 設(shè)備，該結(jié)構(gòu)體有一個(gè)data指針，可以指向任何私有的設(shè)備數(shù)據(jù)，在復(fù)雜點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)中可能會(huì)用到。

　　每一個(gè)I2C設(shè)備芯片，都通過硬件連接設(shè)定好了該設(shè)備的I2C設(shè)備地址。因此，I2C設(shè)備的探測(cè)一般是靠設(shè)備地址來完成的。那么，首先要在驅(qū)動(dòng)代碼中聲明你要探測(cè)的I2C設(shè)備地址列表以及一個(gè)宏，示例如下：

　　有了i2c_client結(jié)構(gòu)體代表了具體的設(shè)備和設(shè)備ID后就可以實(shí)現(xiàn)attach_adapter 和detach_client 函數(shù)。這兩個(gè)函數(shù)是系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用的，它的實(shí)現(xiàn)是有一定的框架的，可以在linux內(nèi)核源碼的驅(qū)動(dòng)例子中找到，由于代碼過長這里不做具體的分析。針對(duì)不同的設(shè)備函數(shù)的實(shí)現(xiàn)會(huì)略有不同，一般attach_adapte需要完成的工作是對(duì)i2c_client結(jié)構(gòu)體成員賦值和調(diào)用接口函i2c_attach_cli-ent把設(shè)備掛接到適配其中。而detach_client 函數(shù)則是完成相反的工作。

　　最后的一步是編寫模塊的初始化與退出函數(shù)把驅(qū)動(dòng)加進(jìn)I2C驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)中，示例可以是：

　　至此，I2C設(shè)備的驅(qū)動(dòng)已經(jīng)完成了，但是到了這一步本驅(qū)動(dòng)并沒有實(shí)際的用處，它僅僅提供的是一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的管理框架，所以必須還要進(jìn)行兩方面的補(bǔ)充。

　　第一方面是，利用I2C總線讀寫外部芯片的控制/狀態(tài)寄存器；第二方面是，向應(yīng)用層提供I2C設(shè)備的讀寫接口，令應(yīng)用程序可以對(duì)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的讀寫實(shí)現(xiàn)對(duì)I2C具體物理設(shè)備的讀寫。為了實(shí)現(xiàn)I2C 設(shè)備寄存器的讀寫操作，必須要用到Linux的I2C子系統(tǒng)提供的讀寫接口函數(shù)：

　　利用這兩個(gè)函數(shù)根據(jù)芯片的讀寫時(shí)序進(jìn)行封裝，就可以讀寫芯片內(nèi)部的寄存器，以寫芯片寄存器為例，必須寫往總線上寫寄存器的地址，然后寫入要往寄存器里寫入的數(shù)據(jù)，示例代碼如下所示。讀寄存器的時(shí)序則是則是先寫入要讀寄存器的地址，然后接受總線上的數(shù)據(jù)，區(qū)別不大，不做示例。

　　要想向應(yīng)用層提供讀寫接口，則必須再對(duì)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)進(jìn)行一次簡(jiǎn)單字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)的封裝，將I2C設(shè)備作為一個(gè)簡(jiǎn)單字符設(shè)備，依次實(shí)現(xiàn)字符設(shè)備文件操作函數(shù)結(jié)構(gòu)體file_operation 里面的函數(shù)指針?biāo)鶎?duì)應(yīng)的接口函數(shù)，這里只給出了大體的框架，具體的實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同的芯片有很大的不同。

　　定義一個(gè)字符設(shè)備結(jié)構(gòu)體cdev,將I2C 設(shè)備當(dāng)做一個(gè)普通的字符設(shè)備處理。

　　定義一個(gè)文件操作函數(shù)結(jié)構(gòu)體，填寫里面函數(shù)指針，指出設(shè)備操作所對(duì)應(yīng)的具體函數(shù)，一般的例子是：

　　接著就是編寫file_operations所對(duì)應(yīng)的具體函數(shù)。

　　最后一步是在模塊的初始化和退出函數(shù)中增加對(duì)簡(jiǎn)單字符設(shè)備的注冊(cè)和注銷操作，包括設(shè)備號(hào)申請(qǐng)與注銷，設(shè)備注冊(cè)與注銷兩方面。

　　至此，將編譯好的模塊加載進(jìn)內(nèi)核后就可以在用戶空間利用文件系統(tǒng)的API對(duì)設(shè)備文件進(jìn)行各種操作。

　　4 結(jié)語

　　I2C總線在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是十分普遍的一種接口技術(shù)，而Linux又是十分流行的嵌入式操作系統(tǒng)。編寫嵌入式Linux下I2C總線設(shè)備的驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)程序是嵌入式開發(fā)中十分重要的一項(xiàng)技術(shù)，不容忽視。本文首先講述了Linux系統(tǒng)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的總體框架，然后給出了編寫I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)的總體思路與框架，希望給讀者理清思路，加深對(duì)編寫I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)的理解。總而言之，利用I2C總線通信可以達(dá)到很高的速率，而且總線上可以掛接多個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都由惟一的地址確定。