嵌入式Linux下的I2C設備驅(qū)動程序設計

　　i2c_dev 里面定義了讀寫I2C 設備應用層的讀寫接口，但由于其缺少通用性，一般很少用到所以并不做詳細的介紹。

　　i2c_core在驅(qū)動框架中起到了承上啟下的作用，里面定義了許多重要的函數(shù)。例如：adapter注冊/注銷函數(shù)，增加/刪除設備驅(qū)動函數(shù)，增加/刪除I2C設備的函數(shù)，I2C傳輸，發(fā)送和接收函數(shù)。這些函數(shù)都是在編寫I2C設備驅(qū)動程序中必須要用到的接口函數(shù)，正是由于這些通用的接口函數(shù)才使得代碼具有很強的可移植性和重用性。

　　3 編寫I2C設備驅(qū)動的思路

　　在了解Linux中I2C設備驅(qū)動的基本框架后，要編寫自己的設備驅(qū)動首先要弄清楚的一個問題是到底內(nèi)核已經(jīng)實現(xiàn)了那部分，需要實現(xiàn)的又是那部分。因為I2C設備驅(qū)動是基于總線設備驅(qū)動模型的，一般而言在移植Linux操作系統(tǒng)中，Linux內(nèi)核已經(jīng)對總線部分已經(jīng)有了很好的實現(xiàn)，所以總線部分的驅(qū)動一般可以不必關心。

　　在此需要實現(xiàn)的是設備層的i2c_driver與i2c_client結(jié)構體，并利用I2C 子系統(tǒng)提供的接口函數(shù)掛接到I2C 總線上。

　　每一個I2C設備驅(qū)動，必須首先創(chuàng)造一個i2c_driver結(jié)構體對象，該結(jié)構體包含了I2C設備探測和注銷的一些基本方法和信息。其中包括設備驅(qū)動的名字，適配器的掛接/取消函數(shù)指針等。一個例子如下所示，name字段標識本驅(qū)動的名稱（不要超過31 個字符），at-tach_adapter和detach_client字段為函數(shù)指針，這兩個函數(shù)在I2C設備注冊的時候會自動調(diào)用，需要自己實現(xiàn)這兩個函數(shù)。

　　上面定義的i2c_driver對象，抽象為一個I2C的驅(qū)動模型，提供對I2C設備的探測和注銷方法，接下來就是要定義i2c_client 結(jié)構體，其代表著一個具體的I2C 設備，該結(jié)構體有一個data指針，可以指向任何私有的設備數(shù)據(jù)，在復雜點的驅(qū)動中可能會用到。

　　每一個I2C設備芯片，都通過硬件連接設定好了該設備的I2C設備地址。因此，I2C設備的探測一般是靠設備地址來完成的。那么，首先要在驅(qū)動代碼中聲明你要探測的I2C設備地址列表以及一個宏，示例如下：

　　有了i2c_client結(jié)構體代表了具體的設備和設備ID后就可以實現(xiàn)attach_adapter 和detach_client 函數(shù)。這兩個函數(shù)是系統(tǒng)自動調(diào)用的，它的實現(xiàn)是有一定的框架的，可以在linux內(nèi)核源碼的驅(qū)動例子中找到，由于代碼過長這里不做具體的分析。針對不同的設備函數(shù)的實現(xiàn)會略有不同，一般attach_adapte需要完成的工作是對i2c_client結(jié)構體成員賦值和調(diào)用接口函i2c_attach_cli-ent把設備掛接到適配其中。而detach_client 函數(shù)則是完成相反的工作。

　　最后的一步是編寫模塊的初始化與退出函數(shù)把驅(qū)動加進I2C驅(qū)動子系統(tǒng)中，示例可以是：

　　至此，I2C設備的驅(qū)動已經(jīng)完成了，但是到了這一步本驅(qū)動并沒有實際的用處，它僅僅提供的是一個設備驅(qū)動程序的管理框架，所以必須還要進行兩方面的補充。

　　第一方面是，利用I2C總線讀寫外部芯片的控制/狀態(tài)寄存器；第二方面是，向應用層提供I2C設備的讀寫接口，令應用程序可以對設備節(jié)點的讀寫實現(xiàn)對I2C具體物理設備的讀寫。為了實現(xiàn)I2C 設備寄存器的讀寫操作，必須要用到Linux的I2C子系統(tǒng)提供的讀寫接口函數(shù)：

　　利用這兩個函數(shù)根據(jù)芯片的讀寫時序進行封裝，就可以讀寫芯片內(nèi)部的寄存器，以寫芯片寄存器為例，必須寫往總線上寫寄存器的地址，然后寫入要往寄存器里寫入的數(shù)據(jù)，示例代碼如下所示。讀寄存器的時序則是則是先寫入要讀寄存器的地址，然后接受總線上的數(shù)據(jù)，區(qū)別不大，不做示例。

　　要想向應用層提供讀寫接口，則必須再對I2C設備驅(qū)動進行一次簡單字符設備驅(qū)動的封裝，將I2C設備作為一個簡單字符設備，依次實現(xiàn)字符設備文件操作函數(shù)結(jié)構體file_operation 里面的函數(shù)指針所對應的接口函數(shù)，這里只給出了大體的框架，具體的實現(xiàn)對于不同的芯片有很大的不同。

　　定義一個字符設備結(jié)構體cdev,將I2C 設備當做一個普通的字符設備處理。

　　定義一個文件操作函數(shù)結(jié)構體，填寫里面函數(shù)指針，指出設備操作所對應的具體函數(shù)，一般的例子是：

　　接著就是編寫file_operations所對應的具體函數(shù)。

　　最后一步是在模塊的初始化和退出函數(shù)中增加對簡單字符設備的注冊和注銷操作，包括設備號申請與注銷，設備注冊與注銷兩方面。

　　至此，將編譯好的模塊加載進內(nèi)核后就可以在用戶空間利用文件系統(tǒng)的API對設備文件進行各種操作。

　　4 結(jié)語

　　I2C總線在電子系統(tǒng)設計中是十分普遍的一種接口技術，而Linux又是十分流行的嵌入式操作系統(tǒng)。編寫嵌入式Linux下I2C總線設備的驅(qū)動驅(qū)動程序是嵌入式開發(fā)中十分重要的一項技術，不容忽視。本文首先講述了Linux系統(tǒng)I2C設備驅(qū)動程序的總體框架，然后給出了編寫I2C設備驅(qū)動的總體思路與框架，希望給讀者理清思路，加深對編寫I2C設備驅(qū)動的理解?？偠灾?，利用I2C總線通信可以達到很高的速率，而且總線上可以掛接多個節(jié)點，每個節(jié)點都由惟一的地址確定。