I2C总线驱动

eddyke

    转眼间,从事嵌入式系统开发已快三年了。回首三年走过的历程，发觉除了增加几行代码，没有留下什么。希望在chinaunix的博客，把"I2C总线驱动"做为第一篇博文，争取每周一篇，把之前和今后工作中的心得体会记录下来，有不当之处，还恳请指正。

 

$1 I2C总线概述

    I2C总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式(数据线SDA和时钟线SCL)串行总线，其标准模式下传输速度可以100Kbps,快速模式下可达400Kbps.I2C总线上的每个器件都有一个唯一的地址识别，可以作为总线上的一个发送器件或接收器件。

$1.1 I2C总线的几种信号状态
    1.  空闲状态：SDA和SCL都为高电平。

    2.  开始条件(S)：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据(由主机产生)。

    3.  重复起始条件(Sr)：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，总线处于忙状态(由主机产生)。

    4.  结束条件(P)：SCL为低电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据（由主机产生）。

    5.  数据有效：在SCL的高电平期间， SDA保持稳定，数据有效。SDA的改变只能发生在SCL的低电平期间。

    6.  ACK信号: 数据传输的过程中，接收器件每接收一个字节数据要产生一个ACK信号，向发送器件发出特定的低电平脉冲，表示已经收到数据。

$1.2 总线仲裁

    主机只能在总线空闲的时候启动传输。当SCL线是高电平时，仲裁在SDA线发生，当有其它主机发送低电平时，发送高电平的主机将断开它的数据输出级，产生仲裁失败。

$1.3 用时钟同步机制作为握手

    在字节级的快速传输中，器件可以快速接收字节，但需要更多时间来处理和准备下一个要发送的字节。这时从机以一种握手过程，在接收和响应一个字节后使SCL线保持低电平，迫使主机进入等待状态，直到从机准备好下一个要传输的字节。

$1.4 设备地址

    设备地址分7位地址和10位地址，

10位地址的第一字节：11110xx, C语言代码：addr_1st = (0xf0 | ((addr & 0x300) >> 7)) & 0xff;

$1.5 传输时序

    标准传输时序见I2C协议手册，开发时需要注意某些从设备的芯片手册上的非标准的传输时序。

 

$2. I2C总线驱动模板

$2.1 板级注册

1. 预先注册I2C0上的I2C从设备信息

#ifdef CONFIG_I2C0_XXXX
static struct i2c_board_info __initdata board_i2c0_devices[] = {
#if defined (CONFIG_BATTERY_BQ27510)
 {
    .type      = "bq27510",
    .addr           = 0x55,
    .flags   = 0,
 },
#endif
#if defined (CONFIG_RTC_HYM8563)
 {
    .type      = "rtc_hym8563",
    .addr           = 0x51,
    .flags   = 0,
 },
#endif
};
#endif

i2c_register_board_info(0, board_i2c0_devices,中心ARRAY_SIZE(board_i2c0_devices));

$2.2 注册平台设备

static struct resource resources_i2c0[] = {
 {
    .start = IRQ_I2C0,
    .end = IRQ_I2C0,
    .flags = IORESOURCE_IRQ,
 },
 {
    .start = XXXX_I2C0_PHYS,
    .end = XXXX_I2C0_PHYS + SZ_4K - 1,
    .flags = IORESOURCE_MEM,
 },
};

struct platform_device xxxx_device_i2c0 = {
    .name = "xxxx_i2c",
    .id = 0,
    .num_resources = ARRAY_SIZE(resources_i2c0),
    .resource = resources_i2c0,
    .dev    = {

        //板级私有结构，总线驱动通过pdev->dev.platform_data获取此结构地址.
        .platform_data = xxxx_priv_data,    

    },
};

platform_device_register();

$2.3 总线驱动

//i2c_transfer函数调用master_xfer方法完成底层硬件操作

static int xxxx_i2c_xfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)

{

    //在函数是需要特别注意对出错情况的处理(如：总线仲裁失败，传输超时，总线忙等等)！

    ....

}

//返回I2C所支持的协议

static u32 xxxx_i2c_func(struct i2c_adapter *adap)
{
     return I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_10BIT_ADDR;
}

static const struct i2c_algorithm xxxx_i2c_algorithm = {
    .master_xfer  = xxxx_i2c_xfer,
    .functionality  = xxxx_i2c_func,
};

static int xxxx_i2c_probe(struct platform_device *pdev)

{

    struct i2c_adapter adap;

    ....

    //注册适配器

    adap.owner    = THIS_MODULE;
    adap.algo     = &xxxx_i2c_algorithm;  //I2C总线通信方法
    adap.class    = I2C_CLASS_HWMON;

    ....

    i2c_add_numbered_adapter(&adap);

    ....

}

static int xxxx_i2c_remove(struct platform_device *pdev)

{

    ....

}

static struct platform_driver xxxx_i2c_driver = {
    .probe  = xxxx_i2c_probe,
    .remove  = xxxx_i2c_remove,
    .driver  = {
        .owner = THIS_MODULE,
        .name = "xxxx_i2c",
    },
};

static int __init xxxx_i2c_adap_init(void)
{

     return platform_driver_register(&xxxx_i2c_driver);
}

static void __exit xxxx_i2c_adap_exit(void)
{
     platform_driver_unregister(&xxxx_i2c_driver);
}

subsys_initcall(xxxx_i2c_adap_init);
module_exit(xxxx_i2c_adap_exit);

 

$3. I2C从设备驱动模板

static int __devinit  xxxx_probe(struct i2c_client *client,const struct i2c_device_id *id)

{

    ....

}

static int __devexit xxxx_remove(struct i2c_client *client)

{

    ....

}

static struct i2c_driver xxxx_driver = {
 .driver  = {
    .name = "xxxxxxxx",
    .owner = THIS_MODULE,
 },
    .probe  = xxxx_probe,
    .remove  = __devexit_p(xxxx_remove),

};

static int __init xxxx_init(void)
{
    return i2c_add_driver(&xxxx_driver);
}

static void __exit xxxx_exit(void)
{
    i2c_del_driver(&xxxx_driver);
}
module_init(xxxx_init);
module_exit(xxxx_exit);

 

$4. I2C设备数据传输(8位寄存器地址读写例子)

static int xxxx_i2c_write(struct i2c_client *client,char *data,char reg,int len)

{

    struct i2c_msg msg;

    char buf[len + 1];

    buf[0] = reg;

    memcpy(buf+1, data, len);

    msg.addr = client->addr;

    msg.flag = 0;

    msg.len = len + 1;

    msg.buf = buf;

   

    return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);

}

static int xxxx_i2c_read(struct i2c_client *client, char *buf, char reg, int len)

{

    struct i2c_msg msgs[2];

    //发送从设备寄存器地址(有些从设备芯片手册称之为命令号)

    msgs[0].addr = client->addr;

    msgs[0].flag = 0;

    msgs[0].len = len;

    msgs[0].buf = ®

    //读数据

    msgs[1].addr = client->addr;

    msgs[1].flag = I2C_M_RD;

    msgs[1].len = len;

    msgs[1].buf = buf;

   

    return i2c_transfer(client->adapter, msgs, 2);

}

 

$5. 调试过程中常见的出错原因

1. 总线上拉电阻不够

2. 总线长度太长

    注意：如果总线长度超过10cm,则总线线路的配线方式为：

    SDA-------------

    VDD-------------

    VSS-------------

    SCL-------------

3. 示波上显示的波形不符合从设备芯片上描述的传输时序（有些厂商家为了绕开PHILIPS的I2C协议，芯片手册上的传输时序跟标准的协议描述有点出入，需要驱动的额外支持）

4. 有些从设备在传输一个字节后会把SCL总线拉低一段时间处理数据，导致主机认为总线仲裁失败.

  

独一无wy

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