linux驱动学习（八） i2c驱动架构（史上最全） davinc dm368 i2c驱动分析

1370阅读　0评论2015-03-27　spengdong
分类：LINUX

预备知识

在阅读本文最好先熟悉一种i2c设备的驱动程序，并且浏览一下i2c-core.c以及芯片提供商的提供的i2c总线驱动（i2c-davinci.c）。标题党请见谅！

其实i2c接口非常的简单，即使用51单片的gpio来模拟i2c，编写一个e2prom或者其他i2c接口的驱动程序，也不是什么难事，几百行代码就能搞定。

但是Linux的i2c驱动体系结构却有相当的复杂度，不管是叫linux i2c驱动还是单片机i2c驱动，其根本还是操作soc芯片内部的i2c模块（也叫i2c adapter）（读写i2c相关的寄存器）来产生start、stop还有ack信号而已。

linux设备驱动到底复杂在什么地方？

假设soc芯片dm368有两个i2c adapter（368内部真正只有一个i2c模块）：i2c_adapter1，i2c_adapter1；然后外部有三个i2c接口的设备i2c_device1，i2c_device2，i2c_device3。

现在要求在裸机下写出他们的驱动函数。那么肯定要写出6个不同的驱动函数：


[cpp] view plaincopyprint?
  1. i2c_adapter1_ReadWrite_i2c_device1(); 
  2. i2c_adapter1_ReadWrite_i2c_device2() 
  3. i2c_adapter1_ReadWrite_i2c_device3() 
  4. i2c_adapter2_ReadWrite_i2c_device1() 
  5. i2c_adapter2_ReadWrite_i2c_device2() 
  6. i2c_adapter2_ReadWrite_i2c_device3() 
[cpp]
  1. i2c_adapter1_ReadWrite_i2c_device1(); 
  2. i2c_adapter1_ReadWrite_i2c_device2() 
  3. i2c_adapter1_ReadWrite_i2c_device3() 
  4. i2c_adapter2_ReadWrite_i2c_device1() 
  5. i2c_adapter2_ReadWrite_i2c_device2() 
  6. i2c_adapter2_ReadWrite_i2c_device3() 


设想一共有m个i2c adapter和n个外设i2c device，那么将需要m*n个驱动。并且这m*n个驱动程序必要会有很大部分重复的代码，而且不利于驱动程序的移植。


如果采用adapter和device分离的思想来写这样的驱动会是怎样呢？

图1

这样分离之后，只需要m+n个驱动，而且Adapter和Device的几乎没有耦合性，增加一个Adapter或者device并不会影响其余的驱动。

这就是分离思想带来的好处。除此之外，linux虽然是C写的，但是大量使用了面向对象的变成方法（可以理解为分层的思想），仅仅分离细想和分层思想的引入，就大大增加了linux设备驱动的复杂度。


linux驱动中 i2c驱动架构

图2

上图完整的描述了linux i2c驱动架构，虽然I2C硬件体系结构比较简单，但是i2c体系结构在linux中的实现却相当复杂。那么我们如何编写特定i2c接口器件（比如，ov2715，需要i2c来配置寄存器）的驱动程序？就是说上述架构中的那些部分需要我们完成，而哪些是linux内核已经完善的或者是芯片提供商（TI davinci平台已经做好的）已经提供的？

架构层次分类

第一层：提供i2c adapter的硬件驱动，探测、初始化i2c adapter（如申请i2c的io地址和中断号），驱动soc控制的i2c adapter在硬件上产生信号（start、stop、ack）以及处理i2c中断。覆盖图中的硬件实现层

第二层：提供i2c adapter的algorithm，用具体适配器的xxx_xferf()函数来填充i2c_algorithm的master_xfer函数指针，并把赋值后的i2c_algorithm再赋值给i2c_adapter的algo指针。覆盖图中的访问抽象层、i2c核心层

第三层：实现i2c设备驱动中的i2c_driver接口，用具体的i2c device设备的attach_adapter()、detach_adapter()方法赋值给i2c_driver的成员函数指针。实现设备device与总线（或者叫adapter）的挂接。覆盖图中的driver驱动层

第四层：实现i2c设备所对应的具体device的驱动，i2c_driver只是实现设备与总线的挂接，而挂接在总线上的设备则是千差万别的，eeprom和ov2715显然不是同一类的device，所以要实现具体设备device的write()、read()、ioctl()等方法，赋值给file_operations，然后注册字符设备（多数是字符设备）。覆盖图中的driver驱动层

第一层和第二层又叫i2c总线驱动(bus)，第三第四属于i2c设备驱动(device driver)。在linux驱动架构中，几乎不需要驱动开发人员再添加bus，因为linux内核几乎集成所有总线bus，如usb、pci、i2c等等。并且总线bus中的【与特定硬件相关的代码】已由芯片提供商编写完成，例如TI davinci平台i2c总线bus与硬件相关的代码在内核目录/drivers/i2c/buses下的i2c-davinci.c源文件中；而三星的s3c-2440平台i2c总线bus为/drivers/i2c/buses/i2c-s3c2410.c

第三第四层又叫设备驱动层与特定device相干的就需要驱动工程师来实现了。

明确了方向后，再来具体分析。

具体分析

i2c_adapter与i2c_client的关系与i2c硬件体系中设配器与设备的关系一致，即i2c_client依附于i2c_adapter，由于一个适配器上可以连接多个i2c设备device，所以相应的，i2c_adapter也可以被多个i2c_client依附，在i2c_adapter中包含i2c_client的链表。同一类的i2c设备device对应一个驱动driver。driver与device的关系是一对多的关系。

现在，我们就来看一下这几个重要的结构体，分别是i2c_driver i2c_client i2c_adapter，也可以先忽略他们，待会回过头来看会更容易理解

1、i2c_driver


[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct i2c_driver { 
  2.     int id; 
  3.     unsigned int class; 
  4.  
  5.     int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *); 
  6.     int (*detach_adapter)(struct i2c_adapter *); 
  7.  
  8.     int (*detach_client)(struct i2c_client *); 
  9.  
  10.     int (*command)(struct i2c_client *client,unsigned int cmd, void *arg); 
  11.     struct device_driver driver; 
  12.     struct list_head list; 
  13. }; 
[cpp]
  1. struct i2c_driver { 
  2.     int id; 
  3.     unsigned int class; 
  4.  
  5.     int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *); 
  6.     int (*detach_adapter)(struct i2c_adapter *); 
  7.  
  8.     int (*detach_client)(struct i2c_client *); 
  9.  
  10.     int (*command)(struct i2c_client *client,unsigned int cmd, void *arg); 
  11.     struct device_driver driver; 
  12.     struct list_head list; 
  13. }; 


2、i2c_client


[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct i2c_client { 
  2.     unsigned int flags;     /* div., see below      */ 
  3.     unsigned short addr;        /* chip address - NOTE: 7bit    */ 
  4.                     /* addresses are stored in the  */ 
  5.                     /* _LOWER_ 7 bits       */ 
  6.     struct i2c_adapter *adapter;    /* the adapter we sit on    */ 
  7.     struct i2c_driver *driver;  /* and our access routines  */ 
  8.     int usage_count;        /* How many accesses currently  */ 
  9.                     /* to the client        */ 
  10.     struct device dev;      /* the device structure     */ 
  11.     struct list_head list; 
  12.     char name[I2C_NAME_SIZE]; 
  13.     struct completion released; 
  14. }; 
[cpp]
  1. struct i2c_client { 
  2.     unsigned int flags;     /* div., see below      */ 
  3.     unsigned short addr;        /* chip address - NOTE: 7bit    */ 
  4.                     /* addresses are stored in the  */ 
  5.                     /* _LOWER_ 7 bits       */ 
  6.     struct i2c_adapter *adapter;    /* the adapter we sit on    */ 
  7.     struct i2c_driver *driver;  /* and our access routines  */ 
  8.     int usage_count;        /* How many accesses currently  */ 
  9.                     /* to the client        */ 
  10.     struct device dev;      /* the device structure     */ 
  11.     struct list_head list; 
  12.     char name[I2C_NAME_SIZE]; 
  13.     struct completion released; 
  14. }; 


3、i2c_adapter



[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct i2c_adapter { 
  2.     struct module *owner; 
  3.     unsigned int id; 
  4.     unsigned int class; 
  5.     struct i2c_algorithm *algo;/* the algorithm to access the bus   */ 
  6.     void *algo_data; 
  7.  
  8.     /* --- administration stuff. */ 
  9.     int (*client_register)(struct i2c_client *); 
  10.     int (*client_unregister)(struct i2c_client *); 
  11.  
  12.     /* data fields that are valid for all devices   */ 
  13.     struct mutex bus_lock; 
  14.     struct mutex clist_lock; 
  15.  
  16.     int timeout; 
  17.     int retries; 
  18.     struct device dev;      /* the adapter device */ 
  19.     struct class_device class_dev;  /* the class device */ 
  20.  
  21.     int nr; 
  22.     struct list_head clients; 
  23.     struct list_head list; 
  24.     char name[I2C_NAME_SIZE]; 
  25.     struct completion dev_released; 
  26.     struct completion class_dev_released; 
  27. }; 
[cpp]
  1. struct i2c_adapter { 
  2.     struct module *owner; 
  3.     unsigned int id; 
  4.     unsigned int class; 
  5.     struct i2c_algorithm *algo;/* the algorithm to access the bus   */ 
  6.     void *algo_data; 
  7.  
  8.     /* --- administration stuff. */ 
  9.     int (*client_register)(struct i2c_client *); 
  10.     int (*client_unregister)(struct i2c_client *); 
  11.  
  12.     /* data fields that are valid for all devices   */ 
  13.     struct mutex bus_lock; 
  14.     struct mutex clist_lock; 
  15.  
  16.     int timeout; 
  17.     int retries; 
  18.     struct device dev;      /* the adapter device */ 
  19.     struct class_device class_dev;  /* the class device */ 
  20.  
  21.     int nr; 
  22.     struct list_head clients; 
  23.     struct list_head list; 
  24.     char name[I2C_NAME_SIZE]; 
  25.     struct completion dev_released; 
  26.     struct completion class_dev_released; 
  27. }; 



4、i2c_algorithm


[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct i2c_algorithm { 
  2.     int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap,struct i2c_msg *msgs,  
  3.                        int num); 
  4.     int (*slave_send)(struct i2c_adapter *,char*,int); 
  5.     int (*slave_recv)(struct i2c_adapter *,char*,int); 
  6.     u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *); 
  7. }; 
[cpp]
  1. struct i2c_algorithm { 
  2.     int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap,struct i2c_msg *msgs,  
  3.                        int num); 
  4.     int (*slave_send)(struct i2c_adapter *,char*,int); 
  5.     int (*slave_recv)(struct i2c_adapter *,char*,int); 
  6.     u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *); 
  7. }; 



【i2c_adapter与i2c_algorithm】

i2c_adapter对应与物理上的一个适配器，而i2c_algorithm对应一套通信方法，一个i2c适配器需要i2c_algorithm中提供的（i2c_algorithm中的又是更下层与硬件相关的代码提供）通信函数来控制适配器上产生特定的访问周期。缺少i2c_algorithm的i2c_adapter什么也做不了，因此i2c_adapter中包含其使用i2c_algorithm的指针。

i2c_algorithm中的关键函数master_xfer()用于产生i2c访问周期需要的start stop ack信号，以i2c_msg（即i2c消息）为单位发送和接收通信数据。i2c_msg也非常关键，调用驱动中的发送接收函数需要填充该结构体


[cpp] view plaincopyprint?
  1. /*
  2. * I2C Message - used for pure i2c transaction, also from /dev interface
  3. */ 
  4. struct i2c_msg { 
  5.     __u16 addr; /* slave address            */ 
  6.     __u16 flags;         
  7.     __u16 len;      /* msg length               */ 
  8.     __u8 *buf;      /* pointer to msg data          */ 
  9. }; 
[cpp]
  1. /*
  2. * I2C Message - used for pure i2c transaction, also from /dev interface
  3. */ 
  4. struct i2c_msg { 
  5.     __u16 addr; /* slave address            */ 
  6.     __u16 flags;         
  7.     __u16 len;      /* msg length               */ 
  8.     __u8 *buf;      /* pointer to msg data          */ 
  9. }; 


【i2c_driver和i2c_client】


i2c_driver对应一套驱动方法，其主要函数是attach_adapter()和detach_client()，i2c_client对应真实的i2c物理设备device，每个i2c设备都需要一个i2c_client来描述，i2c_driver与i2c_client的关系是一对多。一个i2c_driver上可以支持多个同等类型的i2c_client.

【i2c_adapter和i2c_client】

i2c_adapter和i2c_client的关系与i2c硬件体系中适配器和设备的关系一致，即i2c_client依附于i2c_adapter,由于一个适配器上可以连接多个i2c设备，所以i2c_adapter中包含依附于它的i2c_client的链表。

从图1图2中都可以看出，linux内核对i2c架构抽象了一个叫核心层core的中间件，它分离了设备驱动device driver和硬件控制的实现细节（如操作i2c的寄存器），core层不但为上面的设备驱动提供封装后的内核注册函数，而且还为小面的硬件时间提供注册接口（也就是i2c总线注册接口），可以说core层起到了承上启下的作用。

我们先看一下i2c-core为外部提供的核心函数（选取部分），i2c-core对应的源文件为i2c-core.c，位于内核目录/driver/i2c/i2c-core.c


[cpp] view plaincopyprint?
  1. EXPORT_SYMBOL(i2c_add_adapter); 
  2. EXPORT_SYMBOL(i2c_del_adapter); 
  3. EXPORT_SYMBOL(i2c_del_driver); 
  4. EXPORT_SYMBOL(i2c_attach_client); 
  5. EXPORT_SYMBOL(i2c_detach_client); 
  6.  
  7. EXPORT_SYMBOL(i2c_transfer); 
[cpp]
  1. EXPORT_SYMBOL(i2c_add_adapter); 
  2. EXPORT_SYMBOL(i2c_del_adapter); 
  3. EXPORT_SYMBOL(i2c_del_driver); 
  4. EXPORT_SYMBOL(i2c_attach_client); 
  5. EXPORT_SYMBOL(i2c_detach_client); 
  6.  
  7. EXPORT_SYMBOL(i2c_transfer); 



如果看过i2c设备驱动程序的人一定对上面几个函数比较熟悉。


i2c_transfer()函数，i2c_transfer()函数本身并不具备驱动适配器物理硬件完成消息交互的能力，它只是寻找到i2c_adapter对应的i2c_algorithm，并使用i2c_algorithm的master_xfer()函数真正的驱动硬件流程，代码清单如下，不重要的已删除。


[cpp] view plaincopyprint?
  1. int i2c_transfer(struct i2c_adapter * adap, struct i2c_msg *msgs, int num) 
  2. { 
  3.     int ret; 
  4.     if (adap->algo->master_xfer) {//如果master_xfer函数存在，则调用，否则返回错误 
  5.         ret = adap->algo->master_xfer(adap,msgs,num);//这个函数在硬件相关的代码中给algorithm赋值 
  6.         return ret; 
  7.     } else { 
  8.         return -ENOSYS; 
  9.     } 
  10. } 
[cpp]
  1. int i2c_transfer(struct i2c_adapter * adap, struct i2c_msg *msgs, int num) 
  2. { 
  3.     int ret; 
  4.     if (adap->algo->master_xfer) {//如果master_xfer函数存在，则调用，否则返回错误 
  5.         ret = adap->algo->master_xfer(adap,msgs,num);//这个函数在硬件相关的代码中给algorithm赋值 
  6.         return ret; 
  7.     } else { 
  8.         return -ENOSYS; 
  9.     } 
  10. } 


当一个具体的client被侦测到并被关联的时候，设备和sysfs文件将被注册。相反的，在client被取消关联的时候，sysfs文件和设备也被注销，驱动开发人员需开发i2c设备驱动时，需要调用下列函数。程序清单如下
[cpp] view plaincopyprint?
  1. int i2c_attach_client(struct i2c_client *client) 
  2. { 
  3.     ... 
  4.     device_register(&client->dev); 
  5.     device_create_file(&client->dev, &dev_attr_client_name); 
  6.     ... 
  7.     return 0; 
  8. } 
[cpp]
  1. int i2c_attach_client(struct i2c_client *client) 
  2. { 
  3.     ... 
  4.     device_register(&client->dev); 
  5.     device_create_file(&client->dev, &dev_attr_client_name); 
  6.     ... 
  7.     return 0; 
  8. } 


[cpp] view plaincopyprint?
  1. int i2c_detach_client(struct i2c_client *client) 
  2. { 
  3.     ... 
  4.     device_remove_file(&client->dev, &dev_attr_client_name); 
  5.     device_unregister(&client->dev); 
  6.     ... 
  7.     return res; 
  8. } 
[cpp]
  1. int i2c_detach_client(struct i2c_client *client) 
  2. { 
  3.     ... 
  4.     device_remove_file(&client->dev, &dev_attr_client_name); 
  5.     device_unregister(&client->dev); 
  6.     ... 
  7.     return res; 
  8. } 


i2c_add_adapter()函数和i2c_del_adapter()在i2c-davinci.c中有调用，稍后分析
[cpp] view plaincopyprint?
  1. /* -----
  2. * i2c_add_adapter is called from within the algorithm layer,
  3. * when a new hw adapter registers. A new device is register to be
  4. * available for clients.
  5. */ 
  6. int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adap) 
  7. { 
  8.     ... 
  9.     device_register(&adap->dev); 
  10.     device_create_file(&adap->dev, &dev_attr_name); 
  11.     ... 
  12.     /* inform drivers of new adapters */ 
  13.     list_for_each(item,&drivers) { 
  14.         driver = list_entry(item, struct i2c_driver, list); 
  15.         if (driver->attach_adapter) 
  16.             /* We ignore the return code; if it fails, too bad */ 
  17.             driver->attach_adapter(adap); 
  18.     } 
  19.     ... 
  20. } 
[cpp]
  1. /* -----
  2. * i2c_add_adapter is called from within the algorithm layer,
  3. * when a new hw adapter registers. A new device is register to be
  4. * available for clients.
  5. */ 
  6. int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adap) 
  7. { 
  8.     ... 
  9.     device_register(&adap->dev); 
  10.     device_create_file(&adap->dev, &dev_attr_name); 
  11.     ... 
  12.     /* inform drivers of new adapters */ 
  13.     list_for_each(item,&drivers) { 
  14.         driver = list_entry(item, struct i2c_driver, list); 
  15.         if (driver->attach_adapter) 
  16.             /* We ignore the return code; if it fails, too bad */ 
  17.             driver->attach_adapter(adap); 
  18.     } 
  19.     ... 
  20. } 


[cpp] view plaincopyprint?
  1. int i2c_del_adapter(struct i2c_adapter *adap) 
  2. { 
  3.     ... 
  4.     list_for_each(item,&drivers) { 
  5.         driver = list_entry(item, struct i2c_driver, list); 
  6.         if (driver->detach_adapter) 
  7.             if ((res = driver->detach_adapter(adap))) { 
  8.             } 
  9.     } 
  10.     ... 
  11.     list_for_each_safe(item, _n, &adap->clients) { 
  12.         client = list_entry(item, struct i2c_client, list); 
  13.  
  14.         if ((res=client->driver->detach_client(client))) { 
  15.  
  16.         } 
  17.     } 
  18.     ... 
  19.     device_remove_file(&adap->dev, &dev_attr_name); 
  20.     device_unregister(&adap->dev); 
  21.  
  22. } 
[cpp]
  1. int i2c_del_adapter(struct i2c_adapter *adap) 
  2. { 
  3.     ... 
  4.     list_for_each(item,&drivers) { 
  5.         driver = list_entry(item, struct i2c_driver, list); 
  6.         if (driver->detach_adapter) 
  7.             if ((res = driver->detach_adapter(adap))) { 
  8.             } 
  9.     } 
  10.     ... 
  11.     list_for_each_safe(item, _n, &adap->clients) { 
  12.         client = list_entry(item, struct i2c_client, list); 
  13.  
  14.         if ((res=client->driver->detach_client(client))) { 
  15.  
  16.         } 
  17.     } 
  18.     ... 
  19.     device_remove_file(&adap->dev, &dev_attr_name); 
  20.     device_unregister(&adap->dev); 
  21.  
  22. } 


i2c-davinci.c是实现与硬件相关功能的代码集合，这部分是与平台相关的，也叫做i2c总线驱动，这部分代码是这样添加到系统中的
[cpp] view plaincopyprint?
  1. static struct platform_driver davinci_i2c_driver = { 
  2.     .probe      = davinci_i2c_probe, 
  3.     .remove     = davinci_i2c_remove, 
  4.     .driver     = { 
  5.         .name   = "i2c_davinci", 
  6.         .owner  = THIS_MODULE, 
  7.     }, 
  8. }; 
  9.  
  10. /* I2C may be needed to bring up other drivers */ 
  11. static int __init davinci_i2c_init_driver(void) 
  12. { 
  13.     return platform_driver_register(&davinci_i2c_driver); 
  14. } 
  15. subsys_initcall(davinci_i2c_init_driver); 
  16.  
  17. static void __exit davinci_i2c_exit_driver(void) 
  18. { 
  19.     platform_driver_unregister(&davinci_i2c_driver); 
  20. } 
  21. module_exit(davinci_i2c_exit_driver); 
[cpp]
  1. static struct platform_driver davinci_i2c_driver = { 
  2.     .probe      = davinci_i2c_probe, 
  3.     .remove     = davinci_i2c_remove, 
  4.     .driver     = { 
  5.         .name   = "i2c_davinci", 
  6.         .owner  = THIS_MODULE, 
  7.     }, 
  8. }; 
  9.  
  10. /* I2C may be needed to bring up other drivers */ 
  11. static int __init davinci_i2c_init_driver(void) 
  12. { 
  13.     return platform_driver_register(&davinci_i2c_driver); 
  14. } 
  15. subsys_initcall(davinci_i2c_init_driver); 
  16.  
  17. static void __exit davinci_i2c_exit_driver(void) 
  18. { 
  19.     platform_driver_unregister(&davinci_i2c_driver); 
  20. } 
  21. module_exit(davinci_i2c_exit_driver); 


并且，i2c适配器控制硬件发送接收数据的函数在这里赋值给i2c-algorithm，i2c_davinci_xfer稍加修改就可以在裸机中控制i2c适配器
[cpp] view plaincopyprint?
  1. static struct i2c_algorithm i2c_davinci_algo = { 
  2.     .master_xfer    = i2c_davinci_xfer, 
  3.     .functionality  = i2c_davinci_func, 
  4. }; 
[cpp]
  1. static struct i2c_algorithm i2c_davinci_algo = { 
  2.     .master_xfer    = i2c_davinci_xfer, 
  3.     .functionality  = i2c_davinci_func, 
  4. }; 


然后在davinci_i2c_probe函数中，将i2c_davinci_algo添加到添加到algorithm系统中



[cpp] view plaincopyprint?
  1. adap->algo = &i2c_davinci_algo; 
[cpp]
  1. adap->algo = &i2c_davinci_algo; 


梳理图

有时候代码比任何文字描述都来得直接，但是过多的代码展示反而让人觉得枯燥。这个时候，需要一幅图来梳理一下上面的内容，请看图3。

图3

好了，上面这些代码的展示是告诉我们，linux内核和芯片提供商为我们的的驱动程序提供了 i2c驱动的框架，以及框架底层与硬件相关的代码的实现。剩下的就是针对挂载在i2c两线上的i2c设备了device，如at24c02，例如ov2715，而编写的具体设备驱动了，这里的设备就是硬件接口外挂载的设备，而非硬件接口本身（soc硬件接口本身的驱动可以理解为总线驱动）。

在理解了i2c驱动架构后，我们接下来再作两方面的分析工作：一是具体的i2c设备ov2715驱动源码分析，二是davinci平台的i2c总线驱动源码。

ov2715设备i2c驱动源码分析

ov2715为200万的CMOS Sensor，芯片的寄存器控制通过i2c接口完成，i2c设备地址为0x6c，寄存器地址为16位两个字节，寄存器值为8位一个字节，可以理解为一般的字符设备。
该驱动程序并非只能用于ov2715，因此源码中存在支持多个设备地址的机制。
该字符设备的用到的结构体有两个，如下


[cpp] view plaincopyprint?
  1. typedef struct { 
  2.  
  3.   int devAddr; 
  4.  
  5.   struct i2c_client client;   //!< Data structure containing general access routines. 
  6.   struct i2c_driver driver;   //!< Data structure containing information specific to each client. 
  7.    
  8.   char name[20]; 
  9.   int nameSize; 
  10.   int users; 
  11.    
  12. } I2C_Obj; 
[cpp]
  1. typedef struct { 
  2.  
  3.   int devAddr; 
  4.  
  5.   struct i2c_client client;   //!< Data structure containing general access routines. 
  6.   struct i2c_driver driver;   //!< Data structure containing information specific to each client. 
  7.    
  8.   char name[20]; 
  9.   int nameSize; 
  10.   int users; 
  11.    
  12. } I2C_Obj; 



[cpp] view plaincopyprint?
  1. #define I2C_DEV_MAX_ADDR  (0xFF) 
  2. #define I2C_TRANSFER_BUF_SIZE_MAX   (256) 
  3. typedef struct { 
  4.  
  5.   struct cdev cdev;             /* Char device structure    */ 
  6.   int     major; 
  7.   struct semaphore semLock; 
  8.      
  9.   I2C_Obj *pObj[I2C_DEV_MAX_ADDR]; 
  10.  
  11.   uint8_t reg[I2C_TRANSFER_BUF_SIZE_MAX]; 
  12.   uint16_t reg16[I2C_TRANSFER_BUF_SIZE_MAX]; 
  13.   uint8_t buffer[I2C_TRANSFER_BUF_SIZE_MAX*4]; 
  14.    
  15. } I2C_Dev; 
[cpp]
  1. #define I2C_DEV_MAX_ADDR  (0xFF) 
  2. #define I2C_TRANSFER_BUF_SIZE_MAX   (256) 
  3. typedef struct { 
  4.  
  5.   struct cdev cdev;             /* Char device structure    */ 
  6.   int     major; 
  7.   struct semaphore semLock; 
  8.      
  9.   I2C_Obj *pObj[I2C_DEV_MAX_ADDR]; 
  10.  
  11.   uint8_t reg[I2C_TRANSFER_BUF_SIZE_MAX]; 
  12.   uint16_t reg16[I2C_TRANSFER_BUF_SIZE_MAX]; 
  13.   uint8_t buffer[I2C_TRANSFER_BUF_SIZE_MAX*4]; 
  14.    
  15. } I2C_Dev; 



一个I2C_Obj描述一个设备，devAddr保存该设备的地址，I2C_Obj内嵌到结构体I2C_Dev，I2C_Dev管理该驱动所支持的所有设备，尽管支持多个设备，但i2c适配器只有一个，因此需要一个信号量semLock来保护该共享资源，同时只能向一个设备读写数据。成员变量cdev是我们所熟知的，每个字符设备驱动中几乎总会有一个结构体包含它，major用于保存该驱动的主设备编号，reg数组为寄存器地址为8位的寄存器地址缓冲区，reg16为寄存器地址为16的寄存器地址缓冲区。同时可以读写多个寄存器地址的值。buffer为读写的寄存器值


使用I2C_Dev构建一个全局变量gI2C_dev，在驱动的多个地方均需要它。
下面先从字符设备的基本框架入手，然后深入该驱动的细节部分。
首先是该字符设备的初始化和退出函数



[cpp] view plaincopyprint?
  1. int I2C_devInit(void) 
  2. { 
  3.   int     result, i; 
  4.   dev_t   dev = 0; 
  5.  
  6.   result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, I2C_DRV_NAME);//分配字符设备空间 
  7.    
  8.   for(i=0; i
  9.   { 
  10.     gI2C_dev.pObj[i]=NULL; 
  11.   } 
  12.  
  13.   gI2C_dev.major = MAJOR(dev);//保存设备主编号 
  14.   sema_init(&gI2C_dev.semLock, 1);//信号量初始化 
  15.   cdev_init(&gI2C_dev.cdev, &gI2C_devFileOps);//使用gI2C_devFileOps初始化该字符设备，gI2C_devFileOps见下文 
  16.   gI2C_dev.cdev.owner = THIS_MODULE;//常规赋值 
  17. gI2C_dev.cdev.ops = &gI2C_devFileOps;//常规赋值 result = cdev_add(&gI2C_dev.cdev, dev, 1);//添加设备到字符设备中 return result;}void I2C_devExit(void){ dev_t devno = MKDEV(gI2C_dev.major, 0); cdev_del(&gI2C_dev.cdev);//从字符设备中删除该设备 unregister_chrdev_region(devno, 1);//回收空间} 
  18. gI2c_devFileOps全局变量，驱动初始化会用到该结构体变量 
  19. struct file_operations gI2C_devFileOps = { 
  20.   .owner = THIS_MODULE, 
  21.   .open = I2C_devOpen, 
  22.   .release = I2C_devRelease, 
  23.   .ioctl = I2C_devIoctl, 
  24. }; 
[cpp]
  1. int I2C_devInit(void) 
  2. { 
  3.   int     result, i; 
  4.   dev_t   dev = 0; 
  5.  
  6.   result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, I2C_DRV_NAME);//分配字符设备空间 
  7.    
  8.   for(i=0; i
  9.   { 
  10.     gI2C_dev.pObj[i]=NULL; 
  11.   } 
  12.  
  13.   gI2C_dev.major = MAJOR(dev);//保存设备主编号 
  14.   sema_init(&gI2C_dev.semLock, 1);//信号量初始化 
  15.   cdev_init(&gI2C_dev.cdev, &gI2C_devFileOps);//使用gI2C_devFileOps初始化该字符设备，gI2C_devFileOps见下文 
  16.   gI2C_dev.cdev.owner = THIS_MODULE;//常规赋值 
  17. gI2C_dev.cdev.ops = &gI2C_devFileOps;//常规赋值 result = cdev_add(&gI2C_dev.cdev, dev, 1);//添加设备到字符设备中 return result;}void I2C_devExit(void){ dev_t devno = MKDEV(gI2C_dev.major, 0); cdev_del(&gI2C_dev.cdev);//从字符设备中删除该设备 unregister_chrdev_region(devno, 1);//回收空间} 
  18. gI2c_devFileOps全局变量，驱动初始化会用到该结构体变量 
  19. struct file_operations gI2C_devFileOps = { 
  20.   .owner = THIS_MODULE, 
  21.   .open = I2C_devOpen, 
  22.   .release = I2C_devRelease, 
  23.   .ioctl = I2C_devIoctl, 
  24. }; 

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