i2c子系统之write()

最新推荐文章于 2025-06-16 21:04:08 发布

阿曼

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分类专栏： Linux驱动之I2C 文章标签： c struct byte algorithm file delay

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本文详细剖析了I2C通信机制，从应用层调用write()函数开始，深入介绍了i2cdev_fops中的write方法及其实现流程。涵盖了设备打开、ioctl设置地址、数据写入等关键步骤。

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应用层调用write()函数后首先进入的是i2c类设备的write函数，即i2cdev_fops中的write方法。

此处的i2cdev_fops对应的是系统中所有i2c类设备的操作。也就是说系统中所有i2c adapter 的read()

write() open() close() ioctl()等操作，首先调用的是i2c类i2cdev_fops中的方法，通过i2c类中的方法

再去寻找adapter 对应的算法i2c_algorithm，此处s3c2440对应的为s3c24xx_i2c_algorithm。

对i2c的操作方法

1.首先open

2.ioctl设置at24c02的地址

3.write()

1.open设备/dev/i2c-0

open通过系统调用最后调用到fops的i2cdev_open函数。

static int i2cdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	。。。 。。。
	adap = i2c_get_adapter(i2c_dev->adap->nr);
	if (!adap)
		return -ENODEV;

	。。。 。。。
	client = kzalloc(sizeof(*client), GFP_KERNEL);
	if (!client) {
		i2c_put_adapter(adap);
		return -ENOMEM;
	}
	snprintf(client->name, I2C_NAME_SIZE, "i2c-dev %d", adap->nr);
	client->driver = &i2cdev_driver;

	client->adapter = adap;
	file->private_data = client;

	return 0;
}

可以发现此函数的作用是根据/dev/i2c-0的设备号找到对应的adapter，然后将其保存到新建的client中。

需要注意的是，此处的client与驱动中的client不同，这里的client并不会注册到总线上，和i2c驱动模型的代码无关。

此处的client只是用来保存client地址信息等。

最后将这个clietn保存到file->private_data中，供ioctl() write() open()等操作使用。

2. ioctl

应用层调用ioctl后会调用到i2cdev_ioctl()函数，此处使用的是I2C_SLAVE_FORCE，用于设置at24c02的地址。

3.write

write通过系统调用最后执行fops这中的i2cdev_write函数

static ssize_t i2cdev_write(struct file *file, const char __user *buf,
		size_t count, loff_t *offset)
{
	。。。 。。。
	struct i2c_client *client = file->private_data;
        。。。 。。。
	tmp = memdup_user(buf, count);
	。。。 。。。
	ret = i2c_master_send(client, tmp, count);
	。。。 。。。
}

可以发现，在write函数中首先做的就是将在open操作中保存到file－>private_data中的client取出

然后通过memdup_user函数将用户空间的缓冲区拷贝到内核空间。最后调用函数i2c_master_send()

int i2c_master_send(struct i2c_client *client, const char *buf, int count)
{
	。。。 。。。	
	ret = i2c_transfer(adap, &msg, 1);
        。。。 。。。
}

在i2c_mastr_send函数中首先初始化msg结构体，将client的地址、当前需要拷贝的数据长度等信息

填充到msg中。最后将此msg作为形参传递给i2c_transfer函数。i2c的读写过程中，发送的信息都是

通过msg来完成的，除了device address之外。device address信息单独发送，其余的通过msg.buf来完成

并且可以发现，此处i2c_transfer中的第三个参数为1，这个参数是告诉驱动每次发送的msg个数，这里设置为1

表示每次只能发送一则msg。

i2c_transfer()函数如下：

int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
{
                 。。。 。。。
               orig_jiffies = jiffies;
               for (ret = 0, try = 0; try <= adap->retries; try++) {
			ret = adap->algo->master_xfer(adap, msgs, num);
			if (ret != -EAGAIN)
				break;
			if (time_after(jiffies, orig_jiffies + adap->timeout))
				break;
		}
		 。。。 。。。
}

在此函数做完相关处理后直接调用adapter的algorithm来发送数据，此处即i2c-s3c2440文件中

s3c24xx_i2c_probe总注册的算法

i2c->adap.algo    = &s3c24xx_i2c_algorithm;

s3c24xx_i2c_algorithm算法具体如下：

static const struct i2c_algorithm s3c24xx_i2c_algorithm = {
	.master_xfer		= s3c24xx_i2c_xfer,
	.functionality		= s3c24xx_i2c_func,
};

因此相当于直接调用了函数s3c24xx_i2c_xfer

s3c24xx_i2c_xfer只是对s3c24xx_i2c_doxfer的简单封装，实际的处理

都在函数s3c24xx_i2c_doxfer中。下面重点分析这个s3c24xx_i2c_doxfer函数

static int s3c24xx_i2c_doxfer(struct s3c24xx_i2c *i2c,
			      struct i2c_msg *msgs, int num)
{
	。。。 。。。
	ret = s3c24xx_i2c_set_master(i2c);
	。。。 。。。
        i2c->msg     = msgs;
        i2c->msg_num = num;
        i2c->msg_ptr = 0;
        i2c->msg_idx = 0;
        i2c->state   = STATE_START;
        
        s3c24xx_i2c_enable_irq(i2c);
        s3c24xx_i2c_message_start(i2c, msgs);
	spin_unlock_irq(&i2c->lock);

	timeout = wait_event_timeout(i2c->wait, i2c->msg_num == 0, HZ * 5);
        。。。 。。。

}

在此函数中首先调用的是s3c24xx_i2c_set_master函数，查询master(即adapter)是否

处于忙的状态。忙则休眠1ms后再次查询，总共查询400次，相当于在400ms之后i2c还处于忙状态则放弃。

master空闲后，做些相关初始化的操作。初始化操作中需要注意的是i2c->state = STATE_START，通过这个状态

位来标记i2c当前是起始状态、写状态还是读状态。

接着通关函数

	s3c24xx_i2c_enable_irq(i2c);

打开中断。然后调用函数

	s3c24xx_i2c_message_start(i2c, msgs);

来发送第一个字节，即device address。当第一个字节发送完毕后，s3c2440的i2c控制器会产生中断。

s3c2440的i2c中断发生在1.完成1字节的发送或者接收2.广播呼叫或者从地址匹配时3.总线仲裁失败。

并且当第一个字节device address发送完毕后，函数通过

        timeout = wait_event_timeout(i2c->wait, i2c->msg_num == 0, HZ * 5);

将当前进程进入等待状态，等待处理器将msg.buf发送完毕(即i2c-msg_num==0表示发送完毕)，假如在HZ*5(5秒钟)内没有没有将msg发送完毕，则发送超时。

中断处理函数在s3c24xx_i2c_probe函数注册，为s3c24xx_i2c_irq()。

s3c24xx_i2c_irq的操作很简单，最重要的一步就是调用函数i2s_s3c_irq_nextbyte。在

i2s_s3c_irq_nextbyte函数中

static int i2s_s3c_irq_nextbyte(struct s3c24xx_i2c *i2c, unsigned long iicstat)
{
	。。。 。。。
	switch (i2c->state) {

	。。。 。。。

	case STATE_START:
		/* last thing we did was send a start condition on the
		 * bus, or started a new i2c message
		 */

		if (iicstat & S3C2410_IICSTAT_LASTBIT &&
		    !(i2c->msg->flags & I2C_M_IGNORE_NAK)) {
			/* ack was not received... */

			dev_dbg(i2c->dev, "ack was not received\n");
			s3c24xx_i2c_stop(i2c, -ENXIO);
			goto out_ack;
		}

		if (i2c->msg->flags & I2C_M_RD)
			i2c->state = STATE_READ;
		else
			i2c->state = STATE_WRITE;

		/* terminate the transfer if there is nothing to do
		 * as this is used by the i2c probe to find devices. */

		if (is_lastmsg(i2c) && i2c->msg->len == 0) {
			dev_dbg(i2c->dev, "last msg sended\n");
			s3c24xx_i2c_stop(i2c, 0);
			goto out_ack;
		}

		if (i2c->state == STATE_READ)
			goto prepare_read;

		/* fall through to the write state, as we will need to
		 * send a byte as well */

	case STATE_WRITE:
		/* we are writing data to the device... check for the
		 * end of the message, and if so, work out what to do
		 */

		if (!(i2c->msg->flags & I2C_M_IGNORE_NAK)) {
			if (iicstat & S3C2410_IICSTAT_LASTBIT) {
				dev_dbg(i2c->dev, "WRITE: No Ack\n");

				s3c24xx_i2c_stop(i2c, -ECONNREFUSED);
				goto out_ack;
			}
		}

 retry_write:

		if (!is_msgend(i2c)) {
			byte = i2c->msg->buf[i2c->msg_ptr++];
			writeb(byte, i2c->regs + S3C2410_IICDS);

			/* delay after writing the byte to allow the
			 * data setup time on the bus, as writing the
			 * data to the register causes the first bit
			 * to appear on SDA, and SCL will change as
			 * soon as the interrupt is acknowledged */

			ndelay(i2c->tx_setup);

		} else if (!is_lastmsg(i2c)) {
			/* we need to go to the next i2c message */

			dev_dbg(i2c->dev, "WRITE: Next Message\n");

			i2c->msg_ptr = 0;
			i2c->msg_idx++;
			i2c->msg++;

			/* check to see if we need to do another message */
			if (i2c->msg->flags & I2C_M_NOSTART) {

				if (i2c->msg->flags & I2C_M_RD) {
					/* cannot do this, the controller
					 * forces us to send a new START
					 * when we change direction */

					s3c24xx_i2c_stop(i2c, -EINVAL);
				}

				goto retry_write;
			} else {
				/* send the new start */
				s3c24xx_i2c_message_start(i2c, i2c->msg);
				i2c->state = STATE_START;
			}

		} else {
			/* send stop */

			s3c24xx_i2c_stop(i2c, 0);
		}
		break;

	 。。。 。。。
}

可以发现此处的函数先进入STATE_START，然后将i2c状态根据切换为读或者写状态，接着函数

将需要送的字节通过代码

                        byte = i2c->msg->buf[i2c->msg_ptr++];
			writeb(byte, i2c->regs + S3C2410_IICDS);

			/* delay after writing the byte to allow the
			 * data setup time on the bus, as writing the
			 * data to the register causes the first bit
			 * to appear on SDA, and SCL will change as
			 * soon as the interrupt is acknowledged */

			ndelay(i2c->tx_setup);

写到s3c2440的IICDS寄存器发送，接着又会产生中断，接着就又执行i2s_s3c_irq_nextbyte->i2s_s3c_irq_nextbyte

直到msg.buf中所有的数据全部发送出去。

当所有数据发送完毕后，在i2s_s3c_irq_nextbyte函数中执行s3c24xx_i2c_stop()函数

static inline void s3c24xx_i2c_stop(struct s3c24xx_i2c *i2c, int ret)
{
	unsigned long iicstat = readl(i2c->regs + S3C2410_IICSTAT);

	dev_dbg(i2c->dev, "STOP\n");

	/* stop the transfer */
	iicstat &= ~S3C2410_IICSTAT_START;
	writel(iicstat, i2c->regs + S3C2410_IICSTAT);

	i2c->state = STATE_STOP;

	s3c24xx_i2c_master_complete(i2c, ret);
	s3c24xx_i2c_disable_irq(i2c);
}

在此函数中执行一些扫尾工作，并最后调用函数s3c24xx_i2c_master_complete()

static inline void s3c24xx_i2c_master_complete(struct s3c24xx_i2c *i2c, int ret)
{
	dev_dbg(i2c->dev, "master_complete %d\n", ret);

	i2c->msg_ptr = 0;
	i2c->msg = NULL;
	i2c->msg_idx++;
	i2c->msg_num = 0;
	if (ret)
		i2c->msg_idx = ret;

	wake_up(&i2c->wait);
}

然后通过wake_up函数来唤醒等待在i2c队列上的其他操作。

到此数据写完毕。读过程类似。

下一篇附上at24c02读写测试代码