Linux的操作系统I2C驱动架构解说

最近因为工作需要涉及到了I2C总线。虽然我过去用过I2c，但看了 Linux kernel 后才发现，一个 layer 能被做到这样完善。

1.Linux的I2C驱动架

Linux中I2C总线的驱动分为两个部分，总线驱动（BUS）和设备驱动（DEVICE）。其中总线驱动的职责，是为系统中每个I2C总线增加相应的读写方法。但是总线驱动本身并不会进行任何的通讯，它只是存在在那里，等待设备驱动调用其函数。

设备驱动则是与挂在I2C总线上的具体的设备通讯的驱动。通过I2C总线驱动提供的函数，设备驱动可以忽略不同总线控制器的差异，不考虑其实现细节地与硬件设备通讯。

1.1. 总线驱动

在系统开机时，首先装载的是I2C总线驱动。一个总线驱动用于支持一条特定的I2C总线的读写。一个总线驱动通常需要两个模块，一个struct i2c_adapter和一个struct i2c_algorithm来描述：

static struct i2c_adapter pb1550_board_adapter =   {    name:              "pb1550 adapter",    id:                I2C_HW_AU1550_PSC,    algo:              NULL,    algo_data:         &pb1550_i2c_info,    inc_use:           pb1550_inc_use,    dec_use:           pb1550_dec_use,    client_register:   pb1550_reg,    client_unregister: pb1550_unreg,    client_count:      0,   };

这个样例挂接了一个叫做“pb1550 adapter”的驱动。但这个模块并未提供读写函数，具体的读写方法由第二个模块，struct i2c_algorithm提供。

static struct i2c_algorithm au1550_algo =   {   　.name         = "Au1550 algorithm",   　.id      = I2C_ALGO_AU1550,   　.master_xfer = au1550_xfer,   　.functionality     = au1550_func,   };     i2c_adap->algo = &au1550_algo;

这个样例给上述总线驱动增加了读写“算法”。通常情况下每个I2C总线驱动都定义一个自己的读写算法，但鉴于有些总线使用相同的算法，因而可以共用同一套读写函数。本例中的驱动定义了自己的读写算法模块，起名叫“Au1550 algorithm”。

全部填妥后，通过调用：

i2c_add_adapter(i2c_adap);

将这两个模块注册到操作系统里，总线驱动就算装上了。对于AMD au1550，这部分已经由AMD提供了。

1.2 设备驱动

如前所述，总线驱动只是提供了对一条总线的读写机制，本身并不会去做通信。通信是由I2C设备驱动来做的，设备驱动透过I2C总线同具体的设备进行通讯。一个设备驱动有两个模块来描述，struct i2c_driver和struct i2c_client。

当系统开机、I2C总线驱动装入完成后，就可以装入设备驱动了。首先装入如下结构：

static struct i2c_driver driver =   {      .name           = "i2c TV tuner driver",      .id             = I2C_DRIVERID_TUNER,      .flags          = I2C_DF_NOTIFY,      .attach_adapter = tuner_probe,      .detach_client = tuner_detach,      .command        = tuner_command,   };     i2c_add_driver(&driver);

这个i2c_driver一旦装入完成，其中的attach_adapter函数就会被调用。在其中可以遍历系统中的每个i2c总线驱动，探测想要访问的设备：

static int tuner_probe(struct i2c_adapter *adap)   {   　return i2c_probe(adap, &addr_data, tuner_attach);   }

注意探测可能会找到多个设备，因而不仅一个I2C总线可以挂多个不同类型的设备，一个设备驱动也可以同时为挂在多个不同I2C总线上的设备服务。

每当设备驱动探测到了一个它能支持的设备，它就创建一个struct i2c_client来标识这个设备：

new_client->addr = address;   new_client->adapter = adapter;   new_client->driver = &driver;     /* Tell the I2C layer a new client has arrived */   err = i2c_attach_client(new_client);   if (err)       goto error;

可见，一个i2c_client代表着位于adapter总线上，地址为address，使用driver来驱动的一个设备。它将总线驱动与设备驱动，以及设备地址绑定在了一起。一个i2c_client就代表着一个I2C设备。

当得到I2C设备后，就可以直接对此设备进行读写：

/*    * The master routines are the ones normally used to transmit data to devices    * on a bus (or read from them). Apart from two basic transfer functions to    * transmit one message at a time, a more complex version can be used to    * transmit an arbitrary number of messages without interruption.    */     extern int i2c_master_send(struct i2c_client *,const char* ,int);   extern int i2c_master_recv(struct i2c_client *,char* ,int);

与通常意义上的读写函数一样，这两个函数对i2c_client指针指定的设备，读写int个char。返回值为读写的字节数。对于我们现有的SLIC的驱动，只要将最后要往总线上进行读写的数据引出传输到这两个函数中，移植工作就算完成了，我们将得到一个Linux版的I2C设备驱动。