1. 几个基本概念

1.1. 设备模型

由 总线(bus_type) + 设备(device) + 驱动(device_driver) 组成,在该模型下,所有的设备通过总线连接起来,即使有些设备没有连接到一根物理总线上,linux为其设置了一个内部的、虚拟的platform总线,用以维持总线、驱动、设备的关系。

因此,对于实现一个linux下的设备驱动,可以划分为两大步:

1、设备注册;

2、驱动注册。

当然,其中还有一些细节问题:

1、驱动的probe函数

2、驱动和设备是怎么进行绑定的。

1.2. i2c设备驱动的几个数据结构

i2c_adapter:

每一个i2c_adapter对应一个物理上的i2c控制器,在i2c总线驱动probe函数中动态创建。通过i2c_add_adapter注册到i2c_core。

i2c_algorithm:

i2c_algorithm中的关键函数master_xfer(),以i2c_msg为单位产生i2c访问需要的信号。不同的平台所对应的master_xfer()是不同的,需要根据所用平台的硬件特性实现自己的xxx_xfer()方法以填充i2c_algorithm的master_xfer指针;在A31上即是sun6i_i2c_algorithm函数。

i2c_client:

代表一个挂载到i2c总线上的i2c从设备,包含该设备所需要的数据:

该i2c从设备所依附的i2c控制器 struct i2c_adapter *adapter

该i2c从设备的驱动程序struct i2c_driver *driver

该i2c从设备的访问地址addr, name

该i2c从设备的名称name。

2. i2c总线驱动

2.1. 功能划分

从硬件功能上可划分为:i2c控制器和i2c外设(从设备)。每个i2c控制器总线上都可以挂载多个i2c外设。Linux中对i2c控制器和外设分开管理:通过 i2c-sun6i.c 文件完成了i2c控制器的设备注册和驱动注册;通过i2c-core.c为具体的i2c外设提供了统一的设备注册接口和驱动注册接口,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)。

2.2. i2c-sun6i.c

该文件是与具体硬件平台相关的,对应于A3x系列芯片。该文件实际上是i2c总线驱动的实现,本质上就是向内核注册i2c总线设备、注册总线驱动、实现总线传输的时序控制算法。i2c控制器被注册为Platform设备,如下:

    if (twi_used_mask & TWI0_USED_MASK)
platform_device_register(&sun6i_twi0_device); if (twi_used_mask & TWI1_USED_MASK)
platform_device_register(&sun6i_twi1_device); if (twi_used_mask & TWI2_USED_MASK)
platform_device_register(&sun6i_twi2_device); if (twi_used_mask & TWI3_USED_MASK)
platform_device_register(&sun6i_twi3_device); if (twi_used_mask)
return platform_driver_register(&sun6i_i2c_driver);

需要注意的是:设备与驱动的对应关系是多对一的;即如果设备类型是一样的,会共用同一套驱动,因此上面代码只是注册了一次驱动platform_driver_register(&sun6i_i2c_driver)。

设备注册:

将i2c控制器设备注册为platform设备,为每一个控制器定义一个struct platform_device数据结构,并且把.name都设置为"sun6i-i2c"(后面会通过名字进行匹配驱动的),然后是调用platform_device_register()将设备注册到platform bus上。

设备注册完成后其直观的表现就是在文件系统下出现:/sys/bus/platform/devices/sun6i-i2c.0

通过platform_device_register()进行的注册过程,说到底就是对struct platform_device这个数据结构的更改,逐步完成.dev.parent、.dev.kobj、.dev.bus的赋值,然后将.dev.kobj加入到platform_bus->kobj的链表上。

驱动注册:

步骤和设备注册的步骤类似,也是为驱动定义了一个数据结构:

struct platform_driver sun6i_i2c_driver;

因为一个驱动是可以对应多个设备的,而在系统里的3个控制器基本上是一致的(区别就是寄存器的地址不一样),所以上面注册的3个设备共享的是同一套驱动。

初始化.probe和.remove函数,然后调用platform_driver_register进行驱动注册。主要函数调用流程:

platform_driver_register --> driver_register --> bus_add_driver --> driver_attach

需要注意的是driver_attach,这个函数遍历了总线上(platform_bus_type)的所有设备,寻找与驱动匹配的设备,并把满足条件的设备结构体上的驱动指针指向驱动,从而完成了驱动和设备的匹配(__driver_attach函数完成)。

如果匹配到设备,这时就需要执行platform_bus_type的probe函数,最终会调用设备驱动的probe函数(sun6i_i2c_probe)。

2.2.1  sun6i_i2c_probe

在sun6i_i2c_probe函数中完成了大量的工作,包括硬件初始化、中断注册、为每个i2c控制器创建i2c_adapter等。

         pdata = pdev->dev.platform_data;
if (pdata == NULL) {
return -ENODEV;
} res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, );
irq = platform_get_irq(pdev, );
if (res == NULL || irq < ) {
return -ENODEV;
} if (!request_mem_region(res->start, resource_size(res), res->name)) {
return -ENOMEM;
}
  • 首先得到当前设备的私有数据指针,并将其保留在pdata;进而通过platform_get_resource得到该设备占用的内存资源,并申请:request_mem_region。同时将irq资源也保留下来。
         strlcpy(i2c->adap.name, "sun6i-i2c", sizeof(i2c->adap.name));
i2c->adap.owner = THIS_MODULE;
i2c->adap.nr = pdata->bus_num;
i2c->adap.retries = ;
i2c->adap.timeout = *HZ;
i2c->adap.class = I2C_CLASS_HWMON | I2C_CLASS_SPD;
i2c->bus_freq = pdata->frequency;
i2c->irq = irq;
i2c->bus_num = pdata->bus_num;
i2c->status = I2C_XFER_IDLE;
i2c->suspended = ;
spin_lock_init(&i2c->lock);
init_waitqueue_head(&i2c->wait);
  • 初始化i2c_adapter,并初始化一个工作队列 init_waitqueue_head。
  • 通过ioremap申请IO资源;
  • 通过request_irq申请irq资源,中断的处理服务函数是:sun6i_i2c_handler;
  • sun6i_i2c_hw_init,对i2c控制进行硬件初始化;
  • i2c->adap.algo = &sun6i_i2c_algorithm,初始化控制器的总线传输算法,设备驱动调用;
  • 将初始化好的i2c_adapter注册到i2c_core:i2c_add_numbered_adapter。

至此,probe函数完成。

2.2.2  sun6i_i2c_core_process

i2c控制器的中断服务程序sun6i_i2c_handler调用了sun6i_i2c_core_process,i2c总线的实际传输控制也是在该函数里完成的。

主要流程:

  1. 读取i2c控制器当前状态,twi_query_irq_status,保留在state中;
  2. 根据state的值进行分支跳转,控制i2c的工作状态;
  3. 传输完成,调用sun6i_i2c_xfer_complete,唤醒工作队列。

2.2.3  sun6i_i2c_xfer

每一个i2c控制器设备,在驱动绑定后,都会创建一个i2c_adapter,用以描述该控制器,i2c_adapter的建立与初始化是在驱动probe的时候建立的。每一个i2c_adapter包含了一个i2c_algorithm结构体的指针,i2c_algorithm是用来对外提供操作i2c控制器的函数接口的,主要是master_xfer函数,对应于i2c-sun6i.c,实际就是:

static int sun6i_i2c_xfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)

该函数的功能是通知i2c_adapter需要对外设进行数据交换,需要交换的信息通过struct i2c_msg *msgs传入。sun6i_i2c_xfer实际上是调用了sun6i_i2c_do_xfer进行传输。

因为i2c总线读写速率有限,sun6i_i2c_do_xfer启动i2c传输后,通过wait_event_timeout进入休眠,直到中断唤醒或者超时;中断唤醒是由sun6i_i2c_xfer_complete完成的。

3. i2c设备驱动

3.1. 驱动注册

i2c从设备的驱动注册,使用的是i2c-core.c提供的接口:i2c_register_driver;其调用如下:

i2c_register_driver --> driver_register --> bus_add_driver;

对bus_add_driver进行分析:

  • 关于device_driver数据结构的 struct driver_private *p

设备驱动模型是通过kobject对设备驱动进行层次管理的,因此device_driver应该包含kobject成员,linux是将kobject包含在struct driver_private中,再在device_driver中包含struct driver_private;我们可以理解driver_private是device_driver的私有数据,由内核进行操作。

struct driver_private 是在驱动注册的开始,动态申请,并初始化的。

  • klist_init(&priv->klist_devices, NULL, NULL);

初始化设备链表,每一个与该驱动匹配的device都会添加到该链表下。

  • priv->kobj.kset = bus->p->drivers_kset;

指定该驱动所属的kset;

  • kobject_init_and_add

初始化kobject,并将kobject添加到其对应的kset集合中(即bus->p->drivers_kset)。

该函数最终是调用kobject_add_internal将kobject添加到对应的kset中;需要主要的是,如果kobject的parent如果为NULL,在此会将其parent设置为所属kset集合的kobject:

parent = kobject_get(&kobj->kset->kobj);

接下来是为kobject创建文件夹:create_dir(kobj);从而能从/sys/目录下显示。

  • driver_attach,将驱动和设备进行绑定

将遍历总线上的设备链表,查找可以匹配的设备,并绑定。

driver_attach -->  bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach);

将函数指针__driver_attach传入bus_for_each_dev,将每个查找得到的device进行驱动匹配。

bus_for_each_dev:

遍历总线上的所有设备,因为总线上的设备都是bus->p->klist_devices链表上的一个节点,因此该函数其实就是对链表的遍历,具体可以参考klist。

__driver_attach(源码位置drivers/base/dd.c):

进行设备和驱动匹配,如果匹配成功,尝试进行绑定。

1. 首先进行匹配确认:driver_match_device(drv,  dev);

调用关系: --> drv->bus->match --> i2c_device_match

-->  of_driver_match_device

i2c_match_id

可以看出,最终有两种方式进行驱动匹配查询:

方法一:通过of_driver_match_device对比of_device_id;

方法二:通过i2c_match_id对比id_table;

方法二实际上就是对比

i2c_driver->id_table->name 和client->name是否一致。

2. 如果匹配确认,进行驱动与设备绑定:driver_probe_device;

调用关系: driver_probe_device --> really_probe

--> dev->bus->probe

driver_bound

在really_probe中,首先将设备的驱动指针指向该驱动:dev->driver = drv。

对应于i2c_bus_type,dev->bus->probe 即是:i2c_device_probe,最终调用驱动的probe函数。

最后是driver_bound,将驱动与设备进行绑定:

其实就是调用klist_add_tail:将设备节点添加到驱动的klist_devices;

  • 调用klist_add_tail,将被注册的驱动添加到总线的klist_drivers上;

klist_add_tail(&priv->knode_bus, &bus->p->klist_drivers);

  • module_add_driver(drv->owner,  drv)

在sysfs创建drivers目录

3.2. 设备注册

方式一:i2c设备动态发现注册

在i2c_register_driver的最后:

        INIT_LIST_HEAD(&driver->clients);
/* Walk the adapters that are already present */
i2c_for_each_dev(driver, __process_new_driver);

观察i2c_for_each_dev:

int i2c_for_each_dev(void *data, int (*fn)(struct device *, void *))
{
int res; mutex_lock(&core_lock);
res = bus_for_each_dev(&i2c_bus_type, NULL, data, fn);
mutex_unlock(&core_lock); return res;
}

其实就是遍历i2c总线上的klist_devices链表,对得到的每一个device,执行__process_new_driver。

跟踪 __process_new_driver --> i2c_do_add_adapter --> i2c_detect

i2c_detect实现了i2c设备发现:在注册驱动后,通过i2c_detect检测是否有适合的设备连接在总线上。i2c_detect实现如下:

  • 在每一个adapter上遍历驱动给出的地址列表(address_list),由i2c_detect_address函数完成;最终会调用driver->detect(即设备驱动提供的设备发现函数);
  • 如果发现满足条件的设备,执行i2c_new_device,为设备建立i2c_client;并且将设备添加到i2c_bus_type->p->klist_devices链表上(device_register),通过bus_add_device函数完成,最后调用bus_probe_device,尝试绑定驱动。
  • 将client添加到驱动的设备链表上:list_add_tail(&client->detected, &driver->clients)

方式二:i2c设备之静态注册

Linux 3.3 提供了静态定义的方式来注册设备,接口原型:linux-3.3/drivers/i2c/i2c-boardinfo.c

int __init
i2c_register_board_info(int busnum,
struct i2c_board_info const *info, unsigned len)

核心内容:

  • 申请struct i2c_devinfo,用以描述一个i2c外设;
  • list_add_tail(&devinfo->list, &__i2c_board_list),将devinfo加入链表__i2c_board_list,以供后续查找;

扫描__i2c_board_list,创建client

i2c_register_board_info只是把设备描述符加入到了__i2c_board_list,并没有创建client,当调用i2c_register_adapter注册adapter时,会扫描__i2c_board_list,创建client;具体调用:

i2c_register_adapter

--> i2c_scan_static_board_info

--> i2c_new_device

--> device_register

在 i2c_new_device完成了client创建,以及设备注册device_register。

PS:

由上面的注册流程可知,i2c_register_board_info应该在i2c_register_adapter之前完成,否则__i2c_board_list中的节点不会被扫描到。

总结:

  • 由上述分析可知,i2c设备驱动是通过i2c_register_driver注册的,i2c设备是通过i2c_new_device注册的,在最后,这两个函数都尝试进行驱动和设备绑定(driver_attach和bus_probe_device);因此不管是先注册驱动还是先注册设备,最后都能够将合适的驱动和设备进行绑定。
  • 有两种方式进行设备注册:

1、通过i2c_register_board_info,在系统启动之初静态地进行i2c设备注册(axp电源驱动就是这样做的);

2、实现i2c设备驱动的detect函数,在驱动加载的时候动态检测创建设备,aw平台的触摸屏驱动gt82x.ko就是通过这种方式。

  • Linux是通过在驱动数据结构中内嵌kobject、kset,完成了设备驱动的层次管理的,理解kobject、kset对理解设备驱动模型很重要。

4. i2c驱动架构图

1、i2c_add_adapter

2、i2c_new_device/i2c_register_board_info

3、i2c_add_driver

4、调用i2c bus中注册的match函数进行匹配

5、调用platform bus中注册的match函数进行匹配

6、i2cdev_attach_adapter

linux下i2c驱动笔记 转的更多相关文章

  1. 【驱动】linux下I2C驱动架构全面分析

    I2C 概述 I2C是philips提出的外设总线. I2C只有两条线,一条串行数据线:SDA,一条是时钟线SCL ,使用SCL,SDA这两根信号线就实现了设备之间的数据交互,它方便了工程师的布线. ...

  2. linux下I2C驱动架构全面分析【转】

    本文转载自:http://blog.csdn.net/wangpengqi/article/details/17711165 I2C 概述 I2C是philips提出的外设总线. I2C只有两条线,一 ...

  3. linux下I2C驱动

    2C协议规定了主机和从机的概念,在驱动中采用的多是适配器(主机)和设备(从机).首先,i2c规定  Bus    -> Algorithm  算法               Adapter   ...

  4. TQ2440学习笔记——Linux上I2C驱动的两种实现方法(1)

    作者:彭东林 邮箱:pengdonglin137@163.com 内核版本:Linux-3.14 u-boot版本:U-Boot 2015.04 硬件:TQ2440 (NorFlash:2M   Na ...

  5. linux 2.6 驱动笔记(一)

    本文作为linux 2.6 驱动笔记,记录环境搭建及linux基本内核模块编译加载. 环境搭建: 硬件:OK6410开发板 目标板操作系统:linux 2.6 交叉编译环境:windows 7 + v ...

  6. Linux 下wifi 驱动开发(四)—— USB接口WiFi驱动浅析

    源: Linux 下wifi 驱动开发(四)—— USB接口WiFi驱动浅析

  7. Linux下iptables学习笔记

    Linux下iptables学习笔记 在Centos7版本之后,防火墙应用已经由从前的iptables转变为firewall这款应用了.但是,当今绝大多数的Linux版本(特别是企业中)还是使用的6. ...

  8. linux下i2c的驱动架构分析和应用

    i2c在linux下的代码在/driver/i2c下面,总体代码如下所示: i2c-core.c 这个文件实现了I2C核心的功能以及/proc/bus/i2c*接口.    i2c-dev.c  实现 ...

  9. Linux下GPIO驱动

    编写驱动程序,首先要了解是什么类型的设备.linux下的设备分为三类,分别为:字符设备,块设备和网络设备.字符设备类型是根据是否以字符流为数据的交换方式,大部分设备都是字符设备,如键盘,串口等,块设备 ...

随机推荐

  1. centos6.5 安装jdk7和tomcat7

    JDK安装: 安装说明 系统环境:centos-6.5安装方式:rpm安装软件:jdk-7-linux-x64.rpm下载地址:http://www.oracle.com/technetwork/ja ...

  2. Android安全相关书籍汇总

    Android安全相关书籍汇总http://blog.csdn.net/testing_is_believing/article/details/22936695

  3. iOS越狱程序开发

    iOS越狱程序开发http://www.docin.com/p-760246852.html

  4. linux 远程工具

    SecureCRT SecureCRT官网地址:http://www.vandyke.com/products/securecrt/ Xmanager官方网址:http://www.netsarang ...

  5. 【原】NGUI中的UIAnchor脚本功能

    UIAnchor的功能是把对象锚定在屏幕的边缘(左上,左中,左下,上,中,下,右上,右中,右下),或缩放物体使其匹配屏幕的尺寸. 在1.90版本后,拉长(缩放)的功能被放到UIStretch中,UIA ...

  6. .NET学习笔记(3) — VisualStudio使用总结

    目录 一:VS是什么? 二:VS可以创建什么类型的工程? 三:VS的常用功能? 四:VS都有哪些使用技巧? 五:注意事项 六:资源汇总   一:VS是什么? Microsoft Visual Stud ...

  7. C# 判断路径是否存在

    定义文件状态枚举:0-路径为空,1-存在文件,2-路径不为空,但文件不存在 public enum FileExsitStatus { NoPath=0, FileExsit=1, NoFile=2 ...

  8. 关于H5中的Canvas API的探索

    Canvas API 是H5中比较炫酷的一部分内容.可以通过它动态的生成和展示图形.图表.图像以及动画.下面我将学习一下Canvas API. 最后有书籍和源码. 一.概述: 1.基本元素: 在网页上 ...

  9. ios Trace xcode buile count

    前言: 1.记录xcode编辑次数很有必要,特别是在频繁发版本时和根据现有编译次数记录估算工期时间很有帮助 2.全部自动化处理,告别手动时代 正文: 1.新建工程或者现有工程里设置: 然后设置xcod ...

  10. javascript 第26节 jQuery对象

    <html> <head> <title>jQuery</title> <!--导入jquery库--> <script type=& ...