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: 500）this.width=500;" border=0>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 ", 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 ", 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]$ lsi2c-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