在Linux環(huán)境下I2C總線(xiàn)EEPROM驅動(dòng)程序應該如何設計

圖5　Linux內核I2C總線(xiàn)驅動(dòng)程序體系結構

在圖5中，一個(gè)Client對象對應一個(gè)具體的I2C總線(xiàn)設備，而一種I2C設備的Driver可以同時(shí)支持多個(gè)Client。每個(gè)Adapter對應一個(gè)具體的I2C總線(xiàn)控制器。不同的I2C總線(xiàn)控制器可以使用相同的算法Algorithm。i2c-core是I2C總線(xiàn)驅動(dòng)程序體系結構的核心，在這個(gè)模塊中，除了為總線(xiàn)設備驅動(dòng)提供了一些統一的調用接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)具體的總線(xiàn)驅動(dòng)程序功能，以進(jìn)行讀寫(xiě)或設置操作外，還提供了將各種支持的總線(xiàn)設備驅動(dòng)和總線(xiàn)驅動(dòng)添加到這個(gè)體系中的方法，以及當不再使用這些驅動(dòng)時(shí)將其從體系中刪除的方法。i2c-core將總線(xiàn)驅動(dòng)程序體系一分為二，相互獨立?？梢葬槍δ硞€(gè)I2C總線(xiàn)設備來(lái)設計一個(gè)I2C設備驅動(dòng)程序，而不需要關(guān)心系統的I2C總線(xiàn)控制器是何種類(lèi)型，所以提高了其可移植性。另一方面，在設計I2C總線(xiàn)驅動(dòng)時(shí)也可以不要考慮其將用來(lái)支持何種設備。因為i2c-core提供了統一的接口，所以也為設計這兩類(lèi)驅動(dòng)

提供了方便。

3　開(kāi)發(fā)實(shí)例

Linux內核已經(jīng)提供了I2C驅動(dòng)中所需要的基本模塊。i2c-core、i2c-dev和i2c-proc是總線(xiàn)控制器和I2C設備所需要的核心模塊。對于MPC8250處理器，內核中還有MPC8260的算法模塊i2c-algo-8260，它也適用于MPC8250的I2C控制接口。這些模塊程序在默認條件下是不會(huì )被編譯到內核里的，所以需要在配置Linux內核時(shí)把這些模塊選中。在筆者的開(kāi)發(fā)中需要實(shí)現的是I2C總線(xiàn)控制器驅動(dòng)和I2C設備EEPROM驅動(dòng)。

3.1　I2C總線(xiàn)控制器驅動(dòng)的設計

MPC8250的I2C總線(xiàn)驅動(dòng)程序由i2c-algo-8260算法模塊和MPC8250具體的I2C總線(xiàn)控制器驅動(dòng)組成。其中i2c-algo-8260算法模塊已經(jīng)在內核中實(shí)現，所以主要實(shí)現FC總線(xiàn)控制器驅動(dòng)。

i2c-algo-8260算法模塊主要用來(lái)描述MPC82xx處理器如何在I2C總線(xiàn)上傳輸數據。該模塊中主要實(shí)現了MPC82xx處理器上I2C總線(xiàn)的初始化、讀寫(xiě)、ioctl控制和中斷請求等功能。另外，還有i2c_8260_add_bus和i2c_8260_del_bus兩個(gè)函數，它們是使用這個(gè)算法的Adapter初始化時(shí)和退出時(shí)調用的函數，用來(lái)注冊和注銷(xiāo)一個(gè)總線(xiàn)控制器，需要從模塊導出。這些函數功能都被封裝在一個(gè)i2c-algorithm結構中，傳遞給使用這個(gè)算法的Adapter。算法模塊中這些函數需要調用特定控制器模塊中的函數來(lái)實(shí)現具體的操作。

在I2C總線(xiàn)控制器驅動(dòng)模塊中主要要實(shí)現兩個(gè)結構體i2c_adapter和i2c_algo_8260_data，定義這兩個(gè)結構中的函數指針成員。并且用己經(jīng)初始化好的i2c_algo_826o_data結構來(lái)初始化struct　i2c_adapter結構的algo_data成員變量。其中，定義i2e_algo_8260_data結構為：

struct　i2c_algo_8260_data　rw8250_data={

seTIsr：rw8250_install_isr

｝;

這里的成員變量rw8250_install__isr提供了MPC8250的I2C總線(xiàn)控制器向內核申請中端請求的功能。結構體i2c_adapter定義如下：

struct　i2c_adapter　rw8250_ops={“rw8250”，I2C_HW_

MPC8250_RW8250，NULL，rw8250_data，rw8250_inc_use，rw8250_dec_use，rw8250_reg，rw8250_unreg，｝;

其中，“rw8250”是該總線(xiàn)控制器的標識名，宏名I2C_HW_MPC8250_RW8250定義了內核中注冊該適配器的ID號，而成員函數rw8250_inc_use和rw8250_dec_use用來(lái)增加和減少內核使用該模塊的次數。

另外，該模塊還要完成一個(gè)注冊模塊時(shí)的初始化函數rw8250_iic_init，在該函數中要初始化I2C控制器使用的通用端口號PortD14、PortD15，并在雙端口RAM　中為發(fā)送和接受數據的緩沖區分配空間。函數rw8250_iic_init在進(jìn)行模塊初始化時(shí)將被init_module調用。

總之。I2C控制器模塊中設計的這些函數都是為i2c_algo_8650算法模塊服務(wù)的。最后需要封裝在i2c-adapter結構中。通過(guò)i2c_algo_8260_data算法模塊中輸出的接口函數傳遞給算法模塊。

3.2　I2C設備驅動(dòng)的設計

I2C設備EEPROM　驅動(dòng)除了要根據EEPROM的具體特性進(jìn)行設計外。還要考慮I2C總線(xiàn)驅動(dòng)程序體系結構的特性。在EEPROM設備驅動(dòng)程序中需要實(shí)現一個(gè)i2c_driver結構。每個(gè)對應于具體設備的Client都從這個(gè)結構來(lái)構造。在i2c_driver結構中有兩個(gè)函數attach_adapter和detach_client必須要實(shí)現。i2c_driver結構的定義如下：

struct　i2c_driver　eeprom_driver　=　{

/*name*/　“I2C_EEPROM_DRIVER”，/*id*/I2C_DRIVERID_EEPROM，

/*flags*/　I2C_DF_NOTIFY，/*attach_　adapter*/eeprom_attach_adapter，/*detach_client　*/eeprom_detach_client，

/*command*/eeprom_command，/*inc_use*/　eeprom_inc_use，/*dec_use*/　eeprom_dec_use

｝;

在設備驅動(dòng)中。向EEPROM　寫(xiě)數據通過(guò)調用i2c-core提供的i2c_master_send函數來(lái)完成。從EEPROM　讀取數據通過(guò)另一個(gè)函數i2c_master_read來(lái)完成。與一般設備驅動(dòng)不同的地方就是在EEPROM驅動(dòng)模塊初始函數中要調用i2c-core提供的i2c_add_driver函數來(lái)注冊該設備。在模塊退出函數中調用i2c_del_driver函數來(lái)注銷(xiāo)該設備。

4　結束語(yǔ)

I2C總線(xiàn)具有控制簡(jiǎn)單、通信速率高等優(yōu)點(diǎn)，作為一種2線(xiàn)雙向同步串行數據總線(xiàn)，它為嵌入式系統設計提供了一種完善的集成電路間的串行總線(xiàn)擴展技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了應用系統的硬件設計，為實(shí)現應用系統的模塊化設計創(chuàng )造了極為有利的條件。同時(shí)，在很多情況下需要對系統中的某些動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行掉電保護。在數據量不太大的場(chǎng)合下，通過(guò)I2C總線(xiàn)連接的EEPROM在這方面就比較能發(fā)揮作用。而Linux作為一種新的操作系統，目前在嵌入式系統中的應用非常廣泛。其發(fā)展前景無(wú)法估量。由于Linux源碼開(kāi)放，且非常易于移植，為其編寫(xiě)設備驅動(dòng)程序相對容易。本文介紹了Linux下I2C總線(xiàn)EEPROM驅動(dòng)程序的一般設計方法。