在Linux環(huán)境下I2C總線EEPROM驅(qū)動程序應(yīng)該如何設(shè)計

圖5　Linux內(nèi)核I2C總線驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu)

在圖5中，一個Client對象對應(yīng)一個具體的I2C總線設(shè)備，而一種I2C設(shè)備的Driver可以同時支持多個Client。每個Adapter對應(yīng)一個具體的I2C總線控制器。不同的I2C總線控制器可以使用相同的算法Algorithm。i2c-core是I2C總線驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu)的核心，在這個模塊中，除了為總線設(shè)備驅(qū)動提供了一些統(tǒng)一的調(diào)用接口來訪問具體的總線驅(qū)動程序功能，以進(jìn)行讀寫或設(shè)置操作外，還提供了將各種支持的總線設(shè)備驅(qū)動和總線驅(qū)動添加到這個體系中的方法，以及當(dāng)不再使用這些驅(qū)動時將其從體系中刪除的方法。i2c-core將總線驅(qū)動程序體系一分為二，相互獨立?？梢葬槍δ硞€I2C總線設(shè)備來設(shè)計一個I2C設(shè)備驅(qū)動程序，而不需要關(guān)心系統(tǒng)的I2C總線控制器是何種類型，所以提高了其可移植性。另一方面，在設(shè)計I2C總線驅(qū)動時也可以不要考慮其將用來支持何種設(shè)備。因為i2c-core提供了統(tǒng)一的接口，所以也為設(shè)計這兩類驅(qū)動

提供了方便。

3　開發(fā)實例

Linux內(nèi)核已經(jīng)提供了I2C驅(qū)動中所需要的基本模塊。i2c-core、i2c-dev和i2c-proc是總線控制器和I2C設(shè)備所需要的核心模塊。對于MPC8250處理器，內(nèi)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(rèn)條件下是不會被編譯到內(nèi)核里的，所以需要在配置Linux內(nèi)核時把這些模塊選中。在筆者的開發(fā)中需要實現(xiàn)的是I2C總線控制器驅(qū)動和I2C設(shè)備EEPROM驅(qū)動。

3.1　I2C總線控制器驅(qū)動的設(shè)計

MPC8250的I2C總線驅(qū)動程序由i2c-algo-8260算法模塊和MPC8250具體的I2C總線控制器驅(qū)動組成。其中i2c-algo-8260算法模塊已經(jīng)在內(nèi)核中實現(xiàn)，所以主要實現(xiàn)FC總線控制器驅(qū)動。

i2c-algo-8260算法模塊主要用來描述MPC82xx處理器如何在I2C總線上傳輸數(shù)據(jù)。該模塊中主要實現(xiàn)了MPC82xx處理器上I2C總線的初始化、讀寫、ioctl控制和中斷請求等功能。另外，還有i2c_8260_add_bus和i2c_8260_del_bus兩個函數(shù)，它們是使用這個算法的Adapter初始化時和退出時調(diào)用的函數(shù)，用來注冊和注銷一個總線控制器，需要從模塊導(dǎo)出。這些函數(shù)功能都被封裝在一個i2c-algorithm結(jié)構(gòu)中，傳遞給使用這個算法的Adapter。算法模塊中這些函數(shù)需要調(diào)用特定控制器模塊中的函數(shù)來實現(xiàn)具體的操作。

在I2C總線控制器驅(qū)動模塊中主要要實現(xiàn)兩個結(jié)構(gòu)體i2c_adapter和i2c_algo_8260_data，定義這兩個結(jié)構(gòu)中的函數(shù)指針成員。并且用己經(jīng)初始化好的i2c_algo_826o_data結(jié)構(gòu)來初始化struct　i2c_adapter結(jié)構(gòu)的algo_data成員變量。其中，定義i2e_algo_8260_data結(jié)構(gòu)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總線控制器向內(nèi)核申請中端請求的功能。結(jié)構(gòu)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”是該總線控制器的標(biāo)識名，宏名I2C_HW_MPC8250_RW8250定義了內(nèi)核中注冊該適配器的ID號，而成員函數(shù)rw8250_inc_use和rw8250_dec_use用來增加和減少內(nèi)核使用該模塊的次數(shù)。

另外，該模塊還要完成一個注冊模塊時的初始化函數(shù)rw8250_iic_init，在該函數(shù)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(shù)據(jù)的緩沖區(qū)分配空間。函數(shù)rw8250_iic_init在進(jìn)行模塊初始化時將被init_module調(diào)用。

總之。I2C控制器模塊中設(shè)計的這些函數(shù)都是為i2c_algo_8650算法模塊服務(wù)的。最后需要封裝在i2c-adapter結(jié)構(gòu)中。通過i2c_algo_8260_data算法模塊中輸出的接口函數(shù)傳遞給算法模塊。

3.2　I2C設(shè)備驅(qū)動的設(shè)計

I2C設(shè)備EEPROM　驅(qū)動除了要根據(jù)EEPROM的具體特性進(jìn)行設(shè)計外。還要考慮I2C總線驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu)的特性。在EEPROM設(shè)備驅(qū)動程序中需要實現(xiàn)一個i2c_driver結(jié)構(gòu)。每個對應(yīng)于具體設(shè)備的Client都從這個結(jié)構(gòu)來構(gòu)造。在i2c_driver結(jié)構(gòu)中有兩個函數(shù)attach_adapter和detach_client必須要實現(xiàn)。i2c_driver結(jié)構(gòu)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(shè)備驅(qū)動中。向EEPROM　寫數(shù)據(jù)通過調(diào)用i2c-core提供的i2c_master_send函數(shù)來完成。從EEPROM　讀取數(shù)據(jù)通過另一個函數(shù)i2c_master_read來完成。與一般設(shè)備驅(qū)動不同的地方就是在EEPROM驅(qū)動模塊初始函數(shù)中要調(diào)用i2c-core提供的i2c_add_driver函數(shù)來注冊該設(shè)備。在模塊退出函數(shù)中調(diào)用i2c_del_driver函數(shù)來注銷該設(shè)備。

4　結(jié)束語

I2C總線具有控制簡單、通信速率高等優(yōu)點，作為一種2線雙向同步串行數(shù)據(jù)總線，它為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計提供了一種完善的集成電路間的串行總線擴(kuò)展技術(shù)，大大簡化了應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計，為實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的模塊化設(shè)計創(chuàng)造了極為有利的條件。同時，在很多情況下需要對系統(tǒng)中的某些動態(tài)信息進(jìn)行掉電保護(hù)。在數(shù)據(jù)量不太大的場合下，通過I2C總線連接的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(tǒng)，目前在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛。其發(fā)展前景無法估量。由于Linux源碼開放，且非常易于移植，為其編寫設(shè)備驅(qū)動程序相對容易。本文介紹了Linux下I2C總線EEPROM驅(qū)動程序的一般設(shè)計方法。