利用Linux中IIC子系统做IIC驱动

背景描述

IIC总线在嵌入式系统中应用十分广泛，常见的有eeprom，rtc。一般的处理器会包含IIC的控制器，用来完成IIC时序的控制；另外一方面，由于IIC的时序简单，使用GPIO口来模拟时序也是常见的做法。面对不同的IIC控制器，各种各样的芯片以及linux源码，如何更快做好IIC设备驱动。

问题描述

在我们的方案中，我们会用到eeprom，rtc以及tw2865。由于Hi3520的IIC控制器设计有问题，无法正常使用。而IIC控制器的SDA和SCL管脚正好是和两个GPIO管脚复用的。Hisi将控制gpio来实现IIC的时序，从而对IIC设备进行操作。这种设计方式简单明了，但使用IIC子系统，可以更方便的移植和维护其他的设备驱动。

问题分析

Hisi对于gpio口，rtc芯片以及tw2865的处理方式如下：将gpio口做成一个模块化的驱动，该驱动模拟IIC时序，并向外提供一些函数接口，比如：EXPORT_SYMBOL（gpio_i2c_read_tw2815）;等。对于具体的rtc芯片，将其注册为一个misc设备，并利用gpio模块导出的函数进行rtc芯片的配置操作。其实对于linux-2.6.24driversi2c目录下代码，我们可以加以利用。Linux的IIC字结构分为三个组成部分：IIC核心IIC核心提供了IIC总线驱动和设备驱动的注册、注销方法，IICalgorithm上层的、与具体适配器无关的代码以及探测设备、检测设备地址的上层代码。IIC总线驱动IIC总线驱动是对IIC硬件体系结构中适配器端的实现。IIC设备驱动IIC设备驱动是对IIC硬件体系总设备端的实现。
我们查看下该目录下的makefile和kconfig：obj-$（CONFIG_I2C_BOARDINFO） +=i2c-boardinfo.oobj-$（CONFIG_I2C） += i2c-core.oobj-$（CONFIG_I2C_CHARDEV） +=i2c-dev.oobj-y +=busses/ chips/ algos/i2c-core.c就是IIC核心，buses中的文件是主流处理器中IIC总线的总线驱动，而chips中的文件就是常用芯片的驱动，algos中的文件实现了一些总线适配器的algorithm，其中就包括我们要用到的i2c-algo-bit.c文件。我们首先利用i2c-gpio.c和i2c-algo-bit.c做好总线驱动。
在i2c-gpio.c中，module_init?i2c_gpio_init?platform_driver_probe（&i2c_gpio_driver,i2c_gpio_probe）;将其注册为platform虚拟总线的驱动。在staticint __init i2c_gpio_probe（struct platform_device *pdev）中，定义了如下三个结构体：structi2c_gpio_platform_data *pdata;//平台相关的gpio的设置structi2c_algo_bit_data *bit_data;//包含algorithm的具体函数，setor get SDA和SCLstructi2c_adapter *adap;//适配器i2c_gpio_probe主要做了下面几件事：填充bit_data结构的各个函数指针，关联到具体的操作SDA和SCl函数。填充adap结构，adap->algo_data= bit_data; pdata= pdev->dev.platform_data;bit_data->data= pdata;pdev->dev->driver_data= adap;在i2c-core中注册适配器类型。inti2c_bit_add_numbered_bus（struct i2c_adapter *adap）在staticint i2c_bit_prepare_bus（struct i2c_adapter *adap）中adap->algo= &i2c_bit_algo;将i2c_bit_algo与adap关联上。static const structi2c_algorithm i2c_bit_algo = {.master_xfer = bit_xfer,.functionality = bit_func,};其中，master_xfer函数指针就是IIC传输函数指针。I2c-algo-bit.c还实现了IIC开始条件，结束条件的模拟，发送字节，接收字节以及应答位的处理。
i2c-gpio.c中的i2c_gpio_setsda_val等函数是与具体平台gpio相关的。修改对应arch-hi3520v100目录下的gpio.h中的各个函数，这些函数是通过操作寄存器来控制gpio的方向和值。

在对应mach-hi3520v100中的platform-devices.c中添加如下：static structi2c_gpio_platform_data pdata = {.sda_pin = 1<<0,.sda_is_open_drain = 1,.scl_pin = 1<<1,.scl_is_open_drain = 1,.udelay = 4, /* ~100 kHz */};
static struct platform_devicehisilicon_i2c_gpio_device = {.name = "i2c-gpio",.id = -1,.dev.platform_data = &pdata,};

static struct platform_device*hisilicon_plat_devs[] __initdata = {
&hisilicon_i2c_gpio_device, };

int __inithisilicon_register_platform_devices（void）{platform_add_devices（hisilicon_plat_devs,ARRAY_SIZE （hisilicon_plat_devs））;return 0;}通过platform添加devices和driver，使得pdev->dev.platform_data=pdata
综合上面的过程，我们完成了adapter的注册，并将用gpio口模拟的algorithm与adapter完成了关联。
这样，在rtc-x1205.c中，x1205_attach函数利用i2c核心完成client和adap的关联。在x1205_probe函数中填充i2c_client结构体，并调用i2c_attach_client通知iic核心。接着注册rtc驱动。
最后我们要读取时间，就需要构造i2c_msg结构体，如下所示：struct i2c_msg msgs[] = {{ client->addr, 0, 2,dt_addr }, /* setup read ptr */{ client->addr, I2C_M_RD,8, buf }, /* read date */};
/* read date registers */if（（i2c_transfer（client->adapter, &msgs[0], 2））！= 2） {dev_err（&client->dev,"%s: read error ", __FUNCTION__）;return -EIO;}dt_addr是寄存器的地址，I2C_M_RD表示iicread。

经验总结

IIC总线虽然并不复杂，但linux下的IIC子系统却有相当的复杂度。做了很多的抽象工作，代码变得得难理解，但为后续移植驱动工作提供了很多便利条件。在调试gpio的adap时，最关键的是对于busdevice driver设备模型的理解。对sysfs和proc文件系统很熟悉的话，在调试驱动和后期维护方面大有益处。