I2C驅(qū)動(dòng)培訓(xùn)文檔-202212161636515

I2C驅(qū)動(dòng)一、協(xié)議 2基本概念 2主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)流程 2二、iomux 8I2c2的復(fù)用 11三、驅(qū)動(dòng) 13基本學(xué)問(wèn) 13思考問(wèn)題I2c總線(xiàn)設(shè)備和i2c總線(xiàn)上可掛載的i2c設(shè)備是在Board-mx6q-sarbed的initboard中初始化的，那么Board-mx6q-sarbed中initboard是從什么時(shí)候開(kāi)頭執(zhí)行的呢Machine_desc的是怎么加載的呢？ 22思考問(wèn)題2：那么這些被加入到代碼段中的fn，是在哪被調(diào)用的呢？ 25I2c驅(qū)動(dòng)的代碼流程 27Dev下i2c設(shè)備節(jié)點(diǎn) 29Platform下的i2c 30具體的i2c設(shè)備的初始化 32思考問(wèn)題3：上面調(diào)用到了master_xfer()，那么它是在哪初始化的呢？ 35/sys/bus/i2c及/sys/bus/i2c/device和driver增加 37/sys/bus/i2c/device和driver下的各個(gè)具體設(shè)備和驅(qū)動(dòng) 38思考問(wèn)題4：Platform總線(xiàn)是在哪初始化？ 41一、協(xié)議I2CI2C總線(xiàn)是一種用于IC器件之間連接的雙向二線(xiàn)制總線(xiàn)I2C總線(xiàn)有兩根信號(hào)線(xiàn)，一根為SD（數(shù)據(jù)線(xiàn)，一根為SC（時(shí)鐘線(xiàn)據(jù)。任何時(shí)候時(shí)鐘信號(hào)都是由主控器件產(chǎn)生。I2C總線(xiàn)在傳送數(shù)據(jù)過(guò)程中共有三種類(lèi)型信號(hào)，它們分別是：開(kāi)頭信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。開(kāi)頭信號(hào)：SCL結(jié)束信號(hào)：SCLIC8bitIC發(fā)出特定的低電平脈沖CPUCPU基本概念主機(jī) 初始化發(fā)送，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和終止發(fā)送的器從機(jī) 被主機(jī)尋址的器件發(fā)送器 發(fā)送數(shù)據(jù)到總線(xiàn)的器件接收器 從總線(xiàn)接收數(shù)據(jù)的器件多主機(jī) 同時(shí)有多于一個(gè)主機(jī)嘗試把握總線(xiàn)但不破壞報(bào)文仲裁 是一個(gè)在有多個(gè)主機(jī)同時(shí)嘗試把握總線(xiàn)但只允許其中一個(gè)把握總并使報(bào)文不被破壞的過(guò)程同步 兩個(gè)或多個(gè)器件同步時(shí)鐘信號(hào)的過(guò)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)流程“即SDASCL線(xiàn)均為高電平）信號(hào)“S”，開(kāi)頭一次通信的開(kāi)頭7位的外圍器件地址和1位讀寫(xiě)把握位R/W組成（此時(shí)R/W=0）ACK（ACK=0）主機(jī)收到從機(jī)的應(yīng)答信號(hào)后開(kāi)頭發(fā)送第一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)ACK主機(jī)收到應(yīng)答信號(hào)后再發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)ACK后，通過(guò)向從機(jī)發(fā)送一個(gè)停止信號(hào)P結(jié)束本次通信并釋放總線(xiàn)。從機(jī)收到P信號(hào)后也退出與主機(jī)之間的通信然同時(shí)也收到了地址碼，但由于與其自身的地址不相符合，因此提前退出與主機(jī)的通信；②主機(jī)的一次發(fā)送通信，其發(fā)送的數(shù)據(jù)數(shù)量不受限制。主機(jī)是通過(guò)PP信號(hào)后退出本次通信；③主機(jī)的每一次發(fā)送后都是通過(guò)從機(jī)的ACK信號(hào)了解從機(jī)的接收狀況，假如應(yīng)答錯(cuò)誤則重發(fā)。總線(xiàn)空閑狀態(tài)I2C總線(xiàn)總線(xiàn)的SDA和SCL兩條信號(hào)線(xiàn)同時(shí)處于高電平常，規(guī)定即釋放總線(xiàn)，由兩條信號(hào)線(xiàn)各自的上拉電阻把電平拉高。啟動(dòng)信號(hào)在時(shí)鐘線(xiàn)SCLSDA（即負(fù)跳變，定義為I2C總線(xiàn)總線(xiàn)的啟動(dòng)信號(hào)，它標(biāo)志著一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎2C狀態(tài)。重啟動(dòng)信號(hào)在主控器把握總線(xiàn)期間完成了一次數(shù)據(jù)通信（發(fā)送或接收）假如想連續(xù)占用總線(xiàn)再進(jìn)行一次數(shù)據(jù)通信（發(fā)送或接收，而又不釋放總線(xiàn)，就需要利用重啟動(dòng)SrSr既作為前一次數(shù)停止信號(hào)在時(shí)鐘線(xiàn)SCL保持高電平期間，數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA被釋放，使得SDA返回高電平（即正跳變，稱(chēng)為I2C總線(xiàn)的停止信號(hào)，它標(biāo)志著一次數(shù)將返回空閑狀態(tài)。插入等待時(shí)間假如被控器需要延遲下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)開(kāi)頭傳送的時(shí)間，則可以通過(guò)把時(shí)鐘線(xiàn)SCL電平拉低并且保持，使主控器進(jìn)入等待狀態(tài)。一旦被控器釋放時(shí)鐘線(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸就得以連續(xù)下去，這樣就使得被控器得到足夠CPU的被控器在對(duì)收到的地址字節(jié)做出應(yīng)答之后，需要肯定的時(shí)間去執(zhí)行中斷服務(wù)子程序，來(lái)分析或比較地址碼，其間就把SCL線(xiàn)鉗位在低電平上，直處處理妥當(dāng)后才釋放SCL線(xiàn)，進(jìn)而使主控器連續(xù)后續(xù)數(shù)據(jù)字節(jié)的發(fā)送?？偩€(xiàn)封鎖狀態(tài)在特殊狀況下，假如需要禁止全部發(fā)生在I2C總線(xiàn)上的通信活動(dòng)，封鎖或關(guān)閉總線(xiàn)是一種可行途徑，只要掛接于該總線(xiàn)上的任意一個(gè)器件將時(shí)鐘線(xiàn)SCL鎖定在低電平上即可。總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)的仲裁I2C可以對(duì)發(fā)生在SDA線(xiàn)上的總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：SDA總線(xiàn)電平不符的那個(gè)器件首先是I2C總線(xiàn)上的信息進(jìn)行仲裁，因此不會(huì)造成信息的丟失。時(shí)鐘信號(hào)的同步在I2C總線(xiàn)上傳送信息時(shí)的時(shí)鐘同步信號(hào)是由掛接在SCL線(xiàn)上的“與SCL到這些器件，一旦某個(gè)器件的時(shí)鐘信號(hào)下跳為低電平，將使SCL線(xiàn)始終保持低電平，使SCL線(xiàn)上的全部器件開(kāi)頭低電平期。此時(shí)，低電平周期短的器件的時(shí)鐘由低至高的跳變并不能影響SCL線(xiàn)的狀態(tài)，于是SCL線(xiàn)拉成低電平。這樣就在SCL可見(jiàn)，時(shí)鐘低i2c的有關(guān)圖例：參考博客:/chuckfql/article/details/19834137二、iomuxIOMUXCIOMUXC指IO多路復(fù)用把握器。由于imx6集成了很多的功能模塊，BGA封裝容納不了那么多引腳，所以就想到用了那么多引腳，所以就想到用IOMUXC的方式來(lái)解決此問(wèn)題，也即一個(gè)功能模塊的引腳，通過(guò)通過(guò)n選的多路開(kāi)關(guān)，把需要的外設(shè)連接到該引腳上。要使用哪個(gè)功能，就需要配置引腳參數(shù)。參數(shù)。在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，具體的配置是通過(guò)IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_(BGAcontactNAME，比如UART3_RXD)寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后通過(guò)配套的寄存器IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_(PADNAME,比如UART3_RXD)來(lái)配置管腳的DDR類(lèi)型等等。下面通過(guò)一個(gè)具體實(shí)例，來(lái)讓大家有個(gè)生疏：linux或androidIMX6處理器的GPIO是是GPIO_19這個(gè)管腳，那么要像這樣：#define MX6Q_PAD_GPIO_19 GPIO_4_5\(_MX6Q_PAD_GPIO_19 GPIO_4_5|MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL))其中其中_MX6Q_PAD_GPIO_19 定義為：#define_MX6Q_PAD_GPIO_19 GPIO_4_5\IOMUX_PAD(0x0624,0x0254,5,0x0000,0,0)IOMUX_PAD宏是定義GPIO的關(guān)鍵宏，其原型為：#defineIOMUX_PAD(_pad_ctrl_ofs,_mux_ctrl_ofs,_mux_mode,_sel_input_ofs,_sel_input,_pad_ctrl)IOMUX_PAD宏有6個(gè)參數(shù)，每個(gè)參數(shù)的意思是：參數(shù)_pad_ctrl_ofs_mux_ctrl_ofs_mux_mode_select_input_ofs_select_input_pad_ctrl

含義把握寄存器的偏移地址(16進(jìn)制)MUX把握寄存器的偏移地址(16進(jìn)制),用于選擇引腳的功能MUX模式，bit0~30~7SELECT_INPUT(16進(jìn)制DaisyChain模式,bit0~1,范圍0~3具體的含義要結(jié)合IMX6數(shù)據(jù)手冊(cè)【Chapter36IMOUXController(IOMUXC)】的內(nèi)容。IOMUX_PAD(0x06240x025450x00000中參數(shù)的在數(shù)據(jù)手冊(cè)中的位置，請(qǐng)看截圖。1具體的含義要結(jié)合IMX6數(shù)據(jù)手冊(cè)【Chapter36IMOUXController(IOMUXC)】的內(nèi)容。IOMUX_PAD(0x06240x025450x00000中參數(shù)的在數(shù)據(jù)手冊(cè)中的位置，請(qǐng)看截圖。1、_pad_ctrl_ofs從圖中可以看到_pad_ctrl_ofs=0624h2、_mux_ctrl_ofs、_mux_mode從圖中可以看到_pad_ctrl_ofs=0624h如上圖，_mux_ctrl_ofs如上圖，_mux_ctrl_ofs取值為0x254，_mux_mode范圍為000~110只有_mux_mode時(shí)，_select_input_ofs和_select_input才有效，其余時(shí)候_select_input_ofs和_select_input都為。I2c2的復(fù)用iomux的介紹，參考原理圖，Tianqian在Iomux工具中ball中查看U5再查看下圖標(biāo)記部分看完原理圖，結(jié)合iomux工具，再參考數(shù)據(jù)手冊(cè)，配置把U5復(fù)用為i2c2_scl功能參考博客：/loongembedded/article/details/9986961三、驅(qū)動(dòng)基本學(xué)問(wèn)Linuxdriversi2ci2c文件和文件夾。i2c-core.c。這個(gè)文件實(shí)現(xiàn)了I2C核心的功能以及/proc/bus/i2c*接口。i2c-dev.c實(shí)現(xiàn)了I2CI2C0～255i2c-%d（i2c-0,i2c-1,…,i2c-10,…）文件名并使用文件操作接口open()write()read()ioctl()和close()等來(lái)訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)設(shè)備。i2c-dev.cread()write()ioctl()等接口，應(yīng)用層可以借用這些接口訪(fǎng)問(wèn)掛接在適配器上的I2C設(shè)備的存儲(chǔ)空間或寄存器，I2C設(shè)備的工作方式。busses文件夾。I2CS3C2410S3C2440imxI2Ci2c-imx.c。algos文件夾。實(shí)現(xiàn)了一些I2C總線(xiàn)適配器的algorithm。內(nèi)核中的i2c.h這個(gè)頭文件對(duì)i2c_driver、i2c_client、i2c_adapter和i2c_algorithm這44個(gè)結(jié)構(gòu)體的作用格外關(guān)鍵。下面介紹下它們之間主要的關(guān)系和作用1、i2c_adapteri2c_algorithm，i2c_adapteri2c_algorithm對(duì)應(yīng)一套通信方法。一個(gè)I2C適配器需要i2c_algorithm中供應(yīng)的通信函數(shù)來(lái)把握適配器上產(chǎn)生i2c_algorithmi2c_adapter什么也做不了，因此i2c_adapteri2c_algorithm的指針。i2c_algorithm中的關(guān)鍵函數(shù)master_xfer()I2Ci2c_msg（即I2C消息）為單位。i2c_msg結(jié)構(gòu)體也格外關(guān)鍵。2、i2c_driveri2c_client，i2c_driver作用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它不對(duì)應(yīng)于任何的物理實(shí)體。i2c_client對(duì)應(yīng)于真實(shí)的物理設(shè)I2Ci2c_clienti2c_client一般被包含在I2C字符設(shè)備的私有信息結(jié)構(gòu)體中。3、i2c_adpateri2c_client，i2c_adpateri2c_clientI2Ci2c_clienti2c_adpater。思考問(wèn)題1I2c總線(xiàn)設(shè)備和i2c總線(xiàn)上可掛載的i2c設(shè)備是在Board-mx6q-sarbedinitboardBoard-mx6q-sarbedboard是從什么時(shí)候開(kāi)頭執(zhí)行的呢？我們知道內(nèi)核啟動(dòng)的過(guò)程大致為以下幾步：CPU和機(jī)器類(lèi)型MMU等其他程序運(yùn)行關(guān)鍵的東西進(jìn)行初始化打印內(nèi)核信息執(zhí)行各種模塊的初始化掛接根文件系統(tǒng)init進(jìn)程在4步驟之后，start_kernel--->rest_init initcall_start和 initcall_end在源碼中并無(wú)定,只是在include/linux/init.h中申為外部變量。arm平臺(tái)下，連接把握腳本為vmlinux.lds,/arch/arm/vmlinux.lds中，看下圖紅色標(biāo)記部分。其含義是指示連接程序initcall_start指向代碼.initcall.init的節(jié)首，而 initcall_end.initcall.init的節(jié)尾。在內(nèi)核中，只要把需要初始化調(diào)用的函數(shù)的指針?lè)旁趦?nèi)核中，只要把需要初始化調(diào)用的函數(shù)的指針?lè)舏nitcall_start和 之間的節(jié)內(nèi)，函數(shù)就會(huì)在內(nèi)核初始化時(shí)被調(diào)用。加入到.initcall.init的代碼段，是按如上方式調(diào)用的。主要是各個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊。Machine_desc的是怎么加載的呢？先看下面幾個(gè)截圖中紅色標(biāo)記部分：init_machine有被顯式調(diào)用，而是放在了arch_initcall這個(gè)宏里，去看看它怎么定義的：#definearch_initcall(fn)#define define_initcall(level,fn,id)\

define_initcall("3",fn,3)staticinitcall_t initcall_##fn##id used\ attribute (( section level".init")))=fncustomize_machine()customize_machine()被放到了.initcall3.init里。理解：

件中

define_initcall("0",fn,0)#definecore_initcall(fn)#definecore_initcall_sync(fn)#definepostcore_initcall(fn)#definepostcore_initcall_sync(fn)

define_initcall("1",fn,1) define_initcall("1s",fn,1s) define_initcall("2",fn,2) define_initcall("2s",fn,2s)#definearch_initcall(fn)#definearch_initcall_sync(fn)#definesubsys_initcall(fn)#definesubsys_initcall_sync(fn)#definefs_initcall(fn)#definefs_initcall_sync(fn)#definerootfs_initcall(fn)#definedevice_initcall(fn)#definedevice_initcall_sync(fn)#definelate_initcall(fn)#definelate_initcall_sync(fn)

define_initcall("3",fn,3) define_initcall("3s",fn,3s) define_initcall("4",fn,4) define_initcall("4s",fn,4s) define_initcall("5",fn,5) define_initcall("5s",fn,5s) define_initcall("rootfs",fn,rootfs) define_initcall("6",fn,6) define_initcall("6s",fn,6s) define_initcall("7",fn,7) define_initcall("7s",fn,7s)以上部分，在內(nèi)核編譯的時(shí)候就被加入到了代碼段以上部分，在內(nèi)核編譯的時(shí)候就被加入到了代碼段（/arch/armkernel/vmlinux.lds）具體到我們這個(gè)例子，arch_initcall(customize_machine)customize_machine()arch_initcall(fn)放到了.initcall3.init里。思考問(wèn)題思考問(wèn)題2：那么這些被加入到代碼段中的fn，是在哪被調(diào)用的呢？回顧上面的內(nèi)容，有提到過(guò)driver 模塊等是在/init/main.c 里do_initcalls()的函數(shù)里被調(diào)用。再接著看，machine_desc加入了..initstart_kernel()-->setup_arch-->setup_machine_tags-->for_each_machine_desc開(kāi)頭調(diào)用..initfn。machine_desc的結(jié)構(gòu)體的賦值如下圖描述：（這里主要說(shuō)的是i2c和machin——）各個(gè)i2cdevice或是其他驅(qū)動(dòng)放在.arch.init代碼段中，這些加入代碼段的 fn，會(huì)do_initcalls()調(diào)用，從/init/main.c文件中的開(kāi)頭內(nèi)核代碼談起，調(diào)用挨次如下：start_kernel-->rest_init-->kernel_init-->do_basic_setup()-->do_initcalls()machine_desc 加入了..init 代碼段，它的函數(shù)調(diào)用關(guān)系：start_kernel()-->setup_arch-->setup_machine_tags-->for_each_machine_desc()I2c驅(qū)動(dòng)的代碼流程結(jié)合上圖，再聯(lián)系前面提到的machine_desc和i2c的加載過(guò)程，可知：i2cplatformplatformi2ci2ci2c總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)還未加載。i2ci2c_imx.ci2c_adap_imx_init。i2cegalaxtpegalax_ts.cegalax_ts_initDevi2c設(shè)備節(jié)點(diǎn)在查看開(kāi)發(fā)板設(shè)備下我們發(fā)覺(jué)存在：那么i2c設(shè)備節(jié)點(diǎn)在那里創(chuàng)建的呢？i2c_dev_initregister_chrdevi2c-devmap所定義的操作了。節(jié)點(diǎn)是調(diào)用i2c_for_each_dev時(shí)，回調(diào)i2cdev_attach_adapter創(chuàng)建。Platform下的i2c是由platform創(chuàng)建的主要的函數(shù)調(diào)用關(guān)系：mx6_sabresd_board_init-->imx6q_add_imx_i2c->imx_add_platform_device-->imx_add_platform_device_dmamask-->platform_device_add，當(dāng)platform_device_add中操作：整個(gè)探測(cè)過(guò)程完成后

imx-i2c.0掛到其父設(shè)備節(jié)點(diǎn)，也就是/sys/devices/platform。下面在簡(jiǎn)單的分析一下平臺(tái)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)過(guò)程，在 i2c-imx.c 中通過(guò)platform_driver_probe-->platform_driver_register() 注 冊(cè) i2c 平 臺(tái) 設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng)最終此函數(shù)通過(guò)調(diào)用driver_register（）函數(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行注冊(cè)。具體的i2c設(shè)備的初始化i2cegalaxtp驅(qū)動(dòng)為例，即調(diào)用egalax_ts.cegalax_ts_init)。接上圖的i2c_register_driver開(kāi)頭調(diào)用具體的驅(qū)動(dòng)probe如egalax就是：執(zhí)行到這，下邊就會(huì)處理中斷了（i2c來(lái)說(shuō)主要是數(shù)據(jù)的收發(fā)，另外，上報(bào)給input系統(tǒng)）注：適配器實(shí)現(xiàn)其通信方法，主要實(shí)現(xiàn)i2c_algorithm的master_xfer()函數(shù)和functionality()數(shù)。master_xfer()i2c_msgI2Cfunctionality()FUNC_I2C、I2C_I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_BYTE等。思考問(wèn)題3：上面調(diào)用到了master_xfer()，那么它是在哪初始化的呢？大家是否記得，文章的上面提到過(guò)，在加載i2ci2c_imx.c中i2c_adap_imx_initi2c_adaptermaster_xfer()化的。具體狀況情看下邊截圖，中紅色標(biāo)記的部分：/sys/bus/i2c及/sys/bus/i2c/device和driver增加I2c總線(xiàn)是在i2c