Linux设备驱动之I2C架构分析

dongliqiang1985

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:




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.

http://blog.csdn.net/hongjiujing/archive/2009/04/21/4098547.aspx