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2023-11-22 10:30 门头沟学院嵌入式软件开发

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【驱动】06.IIC子系统

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IIC子系统

硬件原理

IIC协议

看【硬件篇-接口协议】部分IIC相关

SMBUS协议

SMBus: System Management Bus，系统管理总线。 SMBus是基于I2C协议的，SMBus要求更严格，SMBus是I2C协议的子集。

应用编程

I2C-Tools的访问I2C设备的2种方式

官方留的应用层直接控制的接口

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I2C-Tools可以通过SMBus来访问I2C设备，也可以使用一般的I2C协议来访问I2C设备。使用一句话概括I2C传输：APP通过I2C Controller与I2C Device传输数据。在APP里，有这几个问题：

怎么指定I2C控制器？
- i2c-dev.c提供为每个I2C控制器(I2C Bus、I2C Adapter)都生成一个设备节点：/dev/i2c-0、/dev/i2c-1等待
- open某个/dev/i2c-X节点，就是去访问该I2C控制器下的设备
怎么指定I2C设备？
- 通过ioctl指定I2C设备的地址
- ioctl(file, I2C_SLAVE, address)
  - 如果该设备已经有了对应的设备驱动程序，则返回失败
- ioctl(file, I2C_SLAVE_FORCE, address)
  - 如果该设备已经有了对应的设备驱动程序
  - 但是还是想通过i2c-dev驱动来访问它
  - 则使用这个ioctl来指定I2C设备地址
怎么传输数据？
- 两种方式
- 一般的I2C方式：ioctl(file, I2C_RDWR, &rdwr)
- SMBus方式：ioctl(file, I2C_SMBUS, &args)

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使用GPIO模拟I2C的驱动程序

内核驱动

通用驱动i2c-dev分析

看看官方留的应用层直接控制的接口对应的驱动

i2c-dev.c注册过程分析

就是字符设备那一套

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file_operations函数分析

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i2cdev_ioctl: I2C_SLAVE/I2C_SLAVE_FORCE

用于传地址

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i2cdev_ioctl: I2C_RDWR

读写方式1

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i2cdev_ioctl: I2C_SMBUS

读写方式2

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编写设备驱动之i2c_driver

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编写设备驱动之i2c_client

问题：Linux IIC子系统设备树中没有写那个IIC adapter，驱动怎么对应上呢:question:

四种方法

1.在用户态生成

示例：

// 在I2C BUS0下创建i2c_client
# echo ap3216c 0x1e > /sys/bus/i2c/devices/i2c-0/new_device

// 删除i2c_client
# echo 0x1e > /sys/bus/i2c/devices/i2c-0/delete_device

2.编写代码

i2c_new_device:会创建i2c_client，即使该设备并不存在

  static struct i2c_board_info sfe4001_hwmon_info = {
	  I2C_BOARD_INFO("max6647", 0x4e),
  };

  int sfe4001_init(struct efx_nic *efx)
  {
      (...)
      efx->board_info.hwmon_client =i2c_new_device(&efx->i2c_adap, &sfe4001_hwmon_info);
      (...)
  }

i2c_new_probed_device

它成功的话，会创建i2c_client，并且表示这个设备肯定存在
I2C设备的地址可能发生变化，比如AT24C02的引脚A2A1A0电平不一样时，设备地址就不一样
可以罗列出可能的地址
i2c_new_probed_device使用这些地址判断设备是否存在

  static const unsigned short normal_i2c[] = { 0x2c, 0x2d, I2C_CLIENT_END };

  static int usb_hcd_nxp_probe(struct platform_device *pdev)
  {
	(...)
	struct i2c_adapter *i2c_adap;
	struct i2c_board_info i2c_info;

	(...)
	i2c_adap = i2c_get_adapter(2);
	memset(&i2c_info, 0, sizeof(struct i2c_board_info));
	strscpy(i2c_info.type, "isp1301_nxp", sizeof(i2c_info.type));
	isp1301_i2c_client = i2c_new_probed_device(i2c_adap, &i2c_info,
						   normal_i2c, NULL);
	i2c_put_adapter(i2c_adap);
	(...)
  }

i2c_register_board_info
- 内核没有EXPORT_SYMBOL(i2c_register_board_info)
- 使用这个函数的驱动必须编进内核里去

3.使用设备树生成

在某个I2C控制器的节点下，添加如下代码：

		ap3216c@1e {
			compatible = "lite-on,ap3216c";
			reg = <0x1e>;
		};

**4.(不推荐)：由i2c_driver.detect函数来判断是否有对应的I2C设备并生成i2c_client **

I2C_Adapter驱动框架讲解与编写

它知道怎么发数据，不知道要发什么数据。要发的数据通过i2c_driver经ic_core过来

关心第几条IIC总线nr，IIC 算法i2c_algorithm，master_xfer函数

一般来说芯片厂商都写好了

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master_xfer：这是最重要的函数，它实现了一般的I2C传输，用来传输一个或多个i2c_msg

编写i2c_adapter驱动程序

设备树

在设备树里构造I2C Bus节点：

	i2c-bus-virtual {
		 compatible = "100ask,i2c-bus-virtual";
	};

platform_driver

分配、设置、注册platform_driver结构体。

核心是probe函数，它要做这几件事：

根据设备树信息设置硬件(引脚、时钟等)
分配、设置、注册i2c_apdater

i2c_apdater

i2c_apdater核心是master_xfer函数，它的实现取决于硬件，大概代码如下：

static int xxx_master_xfer(struct i2c_adapter *adapter,
						struct i2c_msg *msgs, int num)
{
    for (i = 0; i < num; i++) {
        struct i2c_msg *msg = msgs[i];
        {
        	// 1. 发出S信号: 设置寄存器发出S信号
            CTLREG = S;
            
            // 2. 根据Flag发出设备地址和R/W位: 把这8位数据写入某个DATAREG即可发出信号
            //    判断是否有ACK
            
            if (!ACK)
                return ERROR;
            else {
	            // 3. read / write
	            if (read) {
                    STATUS = XXX; // 这决定读到一个数据后是否发出ACK给对方
                    val = DATAREG; // 这会发起I2C读操作
                } else if(write) {
                    DATAREG = val; // 这会发起I2C写操作
                    val = STATUS;  // 判断是否收到ACK
                    if (!ACK)
                        return ERROR;
                }                
            }
            // 4. 发出P信号
            CTLREG = P;
        }
    }    
    return i;
}

具体芯片的I2C_Adapter驱动分析