Linux-I2C總線分析(主要是probe的方式)1

Linux_I2C總線分析(主要是probe的方式)1Linux_I2C總線分析(主要是probe的方式)1/NUMPAGES24Linux_I2C總線分析(主要是probe的方式)1Linux_I2C總線分析(主要是probe的方式)1LinuxI2C總線淺析㈠Overview內(nèi)核空間層次！i2cadapter是一個struct,用來抽象一個物理i2cbus,而且還和linux設(shè)備驅(qū)動架構(gòu)柔和在一起..如果只說硬件的話，就是在CPU內(nèi)部集成的一個I2C控制器(提供給用戶的就是那幾個register)，硬件上并沒的所謂的adapter，client這些東東，，adapter和client都是linux驅(qū)動軟件抽象出來的東西資料帖子：structi2c_algorithm{ /*Ifanadapteralgorithmcan'tdoI2C-levelaccess,setmaster_xfer toNULL.IfanadapteralgorithmcandoSMBusaccess,set smbus_xfer.IfsettoNULL,theSMBusprotocolissimulated usingcommonI2Cmessages*/ /*master_xfershouldreturnthenumberofmessagessuccessfully processed,oranegativevalueonerror*/ int(*master_xfer)(structi2c_adapter*adap,structi2c_msg*msgs, intnum); int(*smbus_xfer)(structi2c_adapter*adap,u16addr, unsignedshortflags,charread_write, u8command,intsize,unioni2c_smbus_data*data); /*Todeterminewhattheadaptersupports*/ u32(*functionality)(structi2c_adapter*);};/**i2c_adapteristhestructureusedtoidentifyaphysicali2cbusalong*withtheaccessalgorithmsnecessarytoaccessit.*/structi2c_adapter{ structmodule*owner; unsignedintid; unsignedintclass; /*classestoallowprobingfor*/ conststructi2c_algorithm*algo;/*thealgorithmtoaccessthebus*/ void*algo_data; /*datafieldsthatarevalidforalldevices */ u8level; /*nestinglevelforlockdep*/ structmutexbus_lock; inttimeout; /*injiffies*/ intretries; structdevicedev; /*theadapterdevice*/ intnr; charname[48]; structcompletiondev_released;};Linux的I2C體系結(jié)構(gòu)分為3個組成部分：1·I2C核心：I2C核心提供了I2C總線驅(qū)動和設(shè)備驅(qū)動的注冊、注銷方法，I2C通信方法(即“algorithm”)上層的、與具體適配器無關(guān)的代碼以及探測設(shè)備、檢測設(shè)備地址的上層代碼等。這部分是與平臺無關(guān)的。2·I2C總線驅(qū)動:I2C總線驅(qū)動是對I2C硬件體系結(jié)構(gòu)中適配器端的實現(xiàn)。I2C總線驅(qū)動主要包含了I2C適配器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)i2c_adapter、I2C適配器的algorithm數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)i2c_algorithm和控制I2C適配器產(chǎn)生通信信號的函數(shù)。經(jīng)由I2C總線驅(qū)動的代碼，我們可以控制I2C適配器以主控方式產(chǎn)生開始位、停止位、讀寫周期，以及以從設(shè)備方式被讀寫、產(chǎn)生ACK等。不同的CPU平臺對應(yīng)著不同的I2C總線驅(qū)動?？偩€驅(qū)動的職責(zé)，是為系統(tǒng)中每個I2C總線增加相應(yīng)的讀寫方法。但是總線驅(qū)動本身并不會進行任何的通訊，它只是存在在那里，等待設(shè)備驅(qū)動調(diào)用其函數(shù)。這部分在MTK6516中是由MTK已經(jīng)幫我們實現(xiàn)了的，不需要我們更改。3·I2C設(shè)備驅(qū)動：I2C設(shè)備驅(qū)動是對I2C硬件體系結(jié)構(gòu)中設(shè)備端的實現(xiàn)。設(shè)備一般掛接在受CPU控制的I2C適配器上，通過I2C適配器與CPU交換數(shù)據(jù)。I2C設(shè)備驅(qū)動主要包含了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)i2c_driver和i2c_client，我們需要根據(jù)具體設(shè)備實現(xiàn)其中的成員函數(shù)。在Linux內(nèi)核源代碼中的drivers目錄下的i2c_dev.c文件，實現(xiàn)了I2C適配器設(shè)備文件的功能，應(yīng)用程序通過“i2c-%d”文件名并使用文件操作接口open()、write()、read()、ioctl()和close()等來訪問這個設(shè)備。應(yīng)用層可以借用這些接口訪問掛接在適配器上的I2C設(shè)備的存儲空間或寄存器并控制I2C設(shè)備的工作方式。設(shè)備驅(qū)動則是與掛在I2C總線上的具體的設(shè)備通訊的驅(qū)動。通過I2C總線驅(qū)動提供的函數(shù)，設(shè)備驅(qū)動可以忽略不同總線控制器的差異，不考慮其實現(xiàn)細節(jié)地與硬件設(shè)備通訊。這部分在MTK6516中是由具體的設(shè)備實現(xiàn)的。（比如camera）structi2c_client：代表一個掛載到i2c總線上的i2c從設(shè)備，該設(shè)備所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包括該i2c從設(shè)備所依附的i2c主設(shè)備structi2c_adapter*adapter該i2c從設(shè)備的驅(qū)動程序structi2c_driver*driver作為i2c從設(shè)備所通用的成員變量,比如addr,name等該i2c從設(shè)備驅(qū)動所特有的數(shù)據(jù)，依附于dev->driver_data下structi2c_adapter：代表主芯片所支持的一個i2c主設(shè)備。structi2c_algorithm*algo：是該i2c主設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的一種算法，或者說是在i2c總線上完成主從設(shè)備間數(shù)據(jù)通信的一種能力。Linux的i2c子系統(tǒng)新、舊架構(gòu)并存。主要分為舊架構(gòu)（Legacy）也有人稱之為adapter方式，和新的架構(gòu)new-style的方式。這倆者的區(qū)別主要在于設(shè)備注冊和驅(qū)動注冊的不同。對于Legacy的設(shè)備注冊是在驅(qū)動運行的時候動態(tài)的創(chuàng)建，而新式的new-style則是采用靜態(tài)定義的方式。注：MTK在Android2.1版上用的是Legacy的架構(gòu)，而在Android2.2版上用的是new-style的架構(gòu)。（在這里我就只說明Android2.2的new-style的實現(xiàn)方法）要完成I2C設(shè)備的驅(qū)動，我們可以分三步走：第一步：完成適配器的注冊（總線）；第二步：完成I2Cclient的設(shè)備注冊（設(shè)備）；第三步：完成I2Cclient驅(qū)動的注冊（驅(qū)動）；我們分別給予介紹：（I2C-mt6516.c）⑴就總線而言，其本質(zhì)只需要我們填充倆個結(jié)構(gòu)體就可以了：i2c_adapter；i2c_algorithm；i2c_add_adapter(i2c->adap);往總線上添加對應(yīng)的適配器；structi2c_adapter{

structmodule*owner;

unsignedintid;

unsignedintclass;

/*classestoallowprobingfor*/

conststructi2c_algorithm*algo;/*thealgorithmtoaccessthebus*/

void*algo_data;

/*administrationstuff.*/

int(*client_register)(structi2c_client*);

int(*client_unregister)(structi2c_client*);

/*datafieldsthatarevalidforalldevices*/

u8level;

/*nestinglevelforlockdep*/

structmutexbus_lock;

structmutexclist_lock;

inttimeout;

/*injiffies*/

intretries;

structdevicedev;

/*theadapterdevice*/

intnr;/*該成員描述了總線號*/

structlist_headclients;/*i2c_client結(jié)構(gòu)鏈表，該結(jié)構(gòu)包含device，driver和

adapter結(jié)構(gòu)*/

charname[48];

structcompletiondev_released;

};

staticstructi2c_algorithmmt6516_i2c_algorithm={.master_xfer=mt6516_i2c_transfer, .smbus_xfer=NULL, .functionality=mt6516_i2c_functionality,};2、設(shè)備注冊第一步：記得以前的i2c設(shè)備驅(qū)動，設(shè)備部分喜歡驅(qū)動運行的時候動態(tài)創(chuàng)建，新式的驅(qū)動傾向于向傳統(tǒng)的linux下設(shè)備驅(qū)動看齊，采用靜態(tài)定義的方式來注冊設(shè)備，使用接口為：

int__initi2c_register_board_info(intbusnum,

structi2c_board_infoconst*info,unsignedlen)

{

intstatus;

mutex_lock(&__i2c_board_lock);

/*dynamicbusnumberswillbeassignedafterthelaststaticone*/

if(busnum>=__i2c_first_dynamic_bus_num)

__i2c_first_dynamic_bus_num=busnum+1;

for(status=0;len;len--,info++){

structi2c_devinfo*devinfo;

devinfo=kzalloc(sizeof(*devinfo),GFP_KERNEL);//申請表示i2c設(shè)備的結(jié)構(gòu)體空間

if(!devinfo){

pr_debug("i2c-core:can'tregisterboardinfo!\n");

status=-ENOMEM;

break;

}

/*填寫i2c設(shè)備描述結(jié)構(gòu)*/

devinfo->busnum=busnum;

devinfo->board_info=*info;

list_add_tail(&devinfo->list,&__i2c_board_list);//添加到全局鏈表__i2c_board_list中

}

mutex_unlock(&__i2c_board_lock);

returnstatus;

}在系統(tǒng)初始化的過程中，我們可以通過i2c_register_board_info，將所需要的I2C從設(shè)備加入一個名為__i2c_board_list雙向循環(huán)鏈表，系統(tǒng)在成功加載I2C主設(shè)備adapt后，就會對這張鏈表里所有I2C從設(shè)備逐一地完成i2c_client的注冊。

第二步：

系統(tǒng)初始化的時候，會根據(jù)板級i2c設(shè)備配置信息，創(chuàng)建i2c客戶端設(shè)備(i2c_client),添加到i2c子系統(tǒng)中：

staticvoidi2c_scan_static_board_info(structi2c_adapter*adapter)

{

structi2c_devinfo*devinfo;

mutex_lock(&__i2c_board_lock);

list_for_each_entry(devinfo,&__i2c_board_list,list){//遍歷全局鏈表__i2c_board_list

if(devinfo->busnum==adapter->nr

&&!i2c_new_device(adapter,

&devinfo->board_info))

printk(KERN_ERR"i2c-core:can'tcreatei2c%d-%04x\n",

i2c_adapter_id(adapter),

devinfo->board_info.addr);

}

mutex_unlock(&__i2c_board_lock);

}

structi2c_client*i2c_new_device(structi2c_adapter*adap,structi2c_board_infoconst*info){ structi2c_client *client; int status; client=kzalloc(sizeof*client,GFP_KERNEL); if(!client) returnNULL; client->adapter=adap; client->dev.platform_data=info->platform_data; if(info->archdata) client->dev.archdata=*info->archdata; client->flags=info->flags; client->addr=info->addr; client->irq=info->irq; strlcpy(client->name,info->type,sizeof(client->name)); /*Checkforaddressbusiness*/ status=i2c_check_addr(adap,client->addr); if(status) gotoout_err; client->dev.parent=&client->adapter->dev; client->dev.bus=&i2c_bus_type; client->dev.type=&i2c_client_type; dev_set_name(&client->dev,"%d-%04x",i2c_adapter_id(adap), client->addr); status=device_register(&client->dev); if(status) gotoout_err; dev_dbg(&adap->dev,"client[%s]registeredwithbusid%s\n", client->name,dev_name(&client->dev)); returnclient;out_err: dev_err(&adap->dev,"Failedtoregisteri2cclient%sat0x%02x" "(%d)\n",client->name,client->addr,status); kfree(client); returnNULL;}IDR機制：完成的是設(shè)備ID和結(jié)構(gòu)體的關(guān)聯(lián)。__i2c_first_dynamic_bus_num：當(dāng)前系統(tǒng)允許的動態(tài)總線的最大值。i2c_scan_static_board_info(adap);/*完成新類型i2c設(shè)備的注冊，一般只在主板初始化時*/

此函數(shù)為整個I2C子系統(tǒng)的核心，它會去遍歷一個由I2C從設(shè)備組成的雙向循環(huán)鏈表，并完成所有I2C從設(shè)備的i2c_client的注冊。structi2c_devinfo*devinfo;

//已經(jīng)建立好了的I2C從設(shè)備鏈表status=i2c_check_addr(adap,client->addr);注：

特別要提一下的是這個“i2c_check_addr”，引用<<i2c源代碼情景分析>>里的話：“i2c設(shè)備的7位地址是就當(dāng)前i2c總線而言的，是“相對地址”。不同的i2c總線上的設(shè)備可以使用相同的7位地址，但是它們所在的i2c總線不同。所以在系統(tǒng)中一個i2c設(shè)備的“絕對地址”由二元組（i2c適配器的ID和設(shè)備在該總線上的7位地址）表示?！保赃@個函數(shù)的作用主要是排除同一i2c總線上出現(xiàn)多個地址相同的設(shè)備。3、I2C驅(qū)動注冊：第一步：

staticinlineinti2c_add_driver(structi2c_driver*driver)

{

returni2c_register_driver(THIS_MODULE,driver);

}

inti2c_register_driver(structmodule*owner,structi2c_driver*driver){ intres; /*Can'tregisteruntilafterdrivermodelinit*/ if(unlikely(WARN_ON(!i2c_bus_type.p))) return-EAGAIN; /*addthedrivertothelistofi2cdriversinthedrivercore*/ driver->driver.owner=owner; driver->driver.bus=&i2c_bus_type; /*Whenregistrationreturns,thedrivercore *willhavecalledprobe()forallmatching-but-unbounddevices. */ res=driver_register(&driver->driver); if(res) returnres; pr_debug("i2c-core:driver[%s]registered\n",driver->); INIT_LIST_HEAD(&driver->clients); /*Walktheadaptersthatarealreadypresent*/ mutex_lock(&core_lock); bus_for_each_dev(&i2c_bus_type,NULL,driver,__attach_adapter); mutex_unlock(&core_lock); return0;}設(shè)備和驅(qū)動的關(guān)聯(lián)過程：首先當(dāng)I2C從設(shè)備和I2C驅(qū)動如果處于同一條總線上，那么其在設(shè)備和驅(qū)動注冊之后，將會促使I2C_bus_type中的match獲得調(diào)用；（）如下：structbus_typei2c_bus_type={ .name ="i2c", .match =i2c_device_match, .probe =i2c_device_probe, .remove =i2c_device_remove, .shutdown =i2c_device_shutdown, .suspend =i2c_device_suspend, .resume =i2c_device_resume,};繼續(xù)跟進i2c_device_match；i2c_match_id(driver->id_table,client)!=NULL;我們回到i2c_device_probe；這個函數(shù)的關(guān)鍵是：status=driver->probe(client,i2c_match_id(driver->id_table,client));它將函數(shù)的流程交回到了driver->probe的手中；流程圖：過程分享：1、設(shè)備和驅(qū)動的關(guān)聯(lián)

大家知道，對于一個驅(qū)動程序有兩個元素不可或缺，即設(shè)備和驅(qū)動，一般驅(qū)動都是通過設(shè)備名和驅(qū)動名的匹配建立關(guān)系的，最開始我從代碼中只能發(fā)現(xiàn)驅(qū)動的注冊，卻不見設(shè)備注冊的蹤影，令人疑惑，跟蹤發(fā)現(xiàn)，在i2cadapter注冊時會遍歷i2c_board_info這樣一個結(jié)構(gòu)，而這個結(jié)構(gòu)在29以前或更早的內(nèi)核里是不存在的，它會完成驅(qū)動與設(shè)備的匹配問題，

2、名字匹配

一個i2c驅(qū)動是可以有多個名字的，即一個驅(qū)動程序可以支持多個設(shè)備，該機制是通過structi2c_device_id實現(xiàn)的，驅(qū)動中建立這么一個結(jié)構(gòu)體數(shù)組，i2c架構(gòu)層便會掃描該數(shù)組，與設(shè)備名去匹配，匹配成功的都會進入相應(yīng)probe函數(shù)。

3、進入probe

該過程困惑了我一段時間，其實要進入自己驅(qū)動的probe首先需要進入總線的probe，而進入總線probe的前提是與總線的match成功。待解決的困惑：1、I2C從設(shè)備名；Legacy的相關(guān)知識:Linux的I2C驅(qū)動框架中的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其關(guān)系Linux的I2C驅(qū)動框架中的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括：i2c_driver、i2c_client、i2c_adapter和i2c_algorithm。i2c_adapter對應(yīng)于物理上的一個適配器，這個適配器是基于不同的平臺的，一個I2C適配器需要i2c_algorithm中提供的通信函數(shù)來控制適配器，因此i2c_adapter中包含其使用的i2c_algorithm的指針。i2c_algorithm中的關(guān)鍵函數(shù)master_xfer()以i2c_msg為單位產(chǎn)生I2C訪問需要的信號。不同的平臺所對應(yīng)的master_xfer()是不同的，開發(fā)人員需要根據(jù)所用平臺的硬件特性實現(xiàn)自己的XXX_xfer()方法以填充i2c_algorithm的master_xfer指針。i2c_driver對應(yīng)一套驅(qū)動方法，不對應(yīng)于任何的物理實體。i2c_client對應(yīng)于真實的物理設(shè)備，每個I2C設(shè)備都需要一個i2c_client來描述。i2c_client依附于i2c_adpater，這與I2C硬件體系中適配器和設(shè)備的關(guān)系一致。i2c_driver提供了i2c-client與i2c-adapter產(chǎn)生聯(lián)系的函數(shù)。當(dāng)attacha_dapter()函數(shù)探測物理設(shè)備時，如果確定存在一個client，則把該client使用的i2c_client數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的ad