I2C子系统详解3——I2C总线驱动层代码分析

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一、前言

由I2C总线设备的驱动框架可知，I2C总线设备的驱动框架涉及的文件如下：

（1）I2C设备驱动层相关的文件
x210开发板的电容触摸屏gslX680采用I2C接口，因此以这个I2C设备为例进行分析。

其对应的驱动源代码文件是x210_kernel\drivers\input\touchscreen\gslX680.c文件。

它由触摸屏IC原厂工程师提供，代码中涉及到很多触摸屏专业方面的知识，但无需理会。

gslX680.c文件进行了I2C设备驱动的注册，相应的I2C设备注册是在mach-x210.c文件中。

（2）I2C核心层相关的文件
I2C核心层相关的文件是i2c-core.c文件，它由内核开发者提供，和具体的硬件操作无关。

（3）I2C总线驱动层相关的文件
algos目录：存放的是I2C通信的算法（主要是时序等内容）。

busses目录：存放的是各种已经编写好的、将来要向i2c核心层注册的适配器文件。

我们主要分析drivers\i2c\busses\i2c-s3c2410.c文件。


下面将对I2C总线驱动层的文件进行分析，主要分析drivers\i2c\busses\i2c-s3c2410.c。

 

二、I2C总线驱动层代码分析

I2C总线驱动是I2C适配器（I2C控制器）的软件实现，提供I2C适配器与从设备的数据通信功能。

I2C总线驱动由 I2C适配器模块 和 I2C通信算法 来描述。

1、I2C适配器模块的注册

从下面代码（位于i2c-s3c2410.c文件中）可知，adapter的注册实现为模块的方式，因此可以进行动态的加载和卸载，并且是基于platform平台总线的（因为I2C控制器属于内部外设。）。i2c-s3c2410.c文件提供的是平台驱动的注册，平台设备的注册一般在板级文件即mach文件中实现（比如mach-x210.c文件）。

static struct platform_driver s3c24xx_i2c_driver = {.probe		= s3c24xx_i2c_probe, //平台总线驱动的probe函数.remove		= s3c24xx_i2c_remove,.id_table	= s3c24xx_driver_ids,//平台总线驱动所支持的设备列表.driver		= {.owner	= THIS_MODULE,.name	= "s3c-i2c", //平台总线驱动的名字，与平台总线设备的名字相同.pm	= S3C24XX_DEV_PM_OPS,},
};

static int __init i2c_adap_s3c_init(void)
{return platform_driver_register(&s3c24xx_i2c_driver);
}
subsys_initcall(i2c_adap_s3c_init);

2、s3c24xx_i2c_probe函数分析

该函数内容如下，主要的内容是

（1）填充一个i2c_adapter结构体，并且调用接口去注册之。

（2）从platform_device接收硬件信息，做必要的处理（request_mem_region & ioremap、request_irq等）。

（3）对硬件做初始化（直接操作210内部I2C控制器的寄存器）。

static int s3c24xx_i2c_probe(struct platform_device *pdev)
{struct s3c24xx_i2c *i2c;               //   次结构体是三星对本SoC中的i2c控制器的一个描述，是一个用来在多文件中进行数据传递的全局结构体struct s3c2410_platform_i2c *pdata;    //   此结构体用来表示平台设备的私有数据struct resource *res;int ret;pdata = pdev->dev.platform_data;       //  获取到平台设备层中的平台数据if (!pdata) {dev_err(&pdev->dev, "no platform data\n");return -EINVAL;}i2c = kzalloc(sizeof(struct s3c24xx_i2c), GFP_KERNEL); //  给s3c24xx_i2c类型指针申请分配内存空间if (!i2c) {dev_err(&pdev->dev, "no memory for state\n");return -ENOMEM;}//   以下主要是对s3c24xx_i2c 结构体中的i2c_adapter变量的一个填充strlcpy(i2c->adap.name, "s3c2410-i2c", sizeof(i2c->adap.name)); //  设置适配器的名字    s3c2410-i2ci2c->adap.owner   = THIS_MODULE;i2c->adap.algo    = &s3c24xx_i2c_algorithm;                     //  通信算法i2c->adap.retries = 2;i2c->adap.class   = I2C_CLASS_HWMON | I2C_CLASS_SPD;            //  该适配器所支持的次设备类有哪些i2c->tx_setup     = 50;spin_lock_init(&i2c->lock);       //  初始化互斥锁init_waitqueue_head(&i2c->wait);  //  初始化工作队列/* find the clock and enable it */i2c->dev = &pdev->dev;            //  通过s3c24xx_i2c->dev 指针指向平台设备的device结构体i2c->clk = clk_get(&pdev->dev, "i2c");if (IS_ERR(i2c->clk)) {dev_err(&pdev->dev, "cannot get clock\n");ret = -ENOENT;goto err_noclk;}dev_dbg(&pdev->dev, "clock source %p\n", i2c->clk);clk_enable(i2c->clk);             //  使能时钟/* map the registers */res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);  //  获取平台设备资源if (res == NULL) {dev_err(&pdev->dev, "cannot find IO resource\n");ret = -ENOENT;goto err_clk;}i2c->ioarea = request_mem_region(res->start, resource_size(res), //  物理地址到虚拟地址的映射请求pdev->name);if (i2c->ioarea == NULL) {dev_err(&pdev->dev, "cannot request IO\n");ret = -ENXIO;goto err_clk;}i2c->regs = ioremap(res->start, resource_size(res));    //  地址映射if (i2c->regs == NULL) {dev_err(&pdev->dev, "cannot map IO\n");ret = -ENXIO;goto err_ioarea;}dev_dbg(&pdev->dev, "registers %p (%p, %p)\n",i2c->regs, i2c->ioarea, res);/* setup info block for the i2c core */i2c->adap.algo_data = i2c;          //  将s3c24xx_i2c 结构体变量作为s3c24xx_i2c中内置的i2c_adapter适配器中的私有数据i2c->adap.dev.parent = &pdev->dev;  //  指定适配器设备的父设备是平台设备device :   /sys/devices/platform/s3c2410-i2cn这个目录下/* initialise the i2c controller */ret = s3c24xx_i2c_init(i2c);        //  i2c控制器(适配器)    寄存器相关的配置if (ret != 0)goto err_iomap;/* find the IRQ for this unit (note, this relies on the init call to* ensure no current IRQs pending*/i2c->irq = ret = platform_get_irq(pdev, 0); //  获取平台设备中的i2c中断号(这个中断是I2C控制器产生的中断)if (ret <= 0) {dev_err(&pdev->dev, "cannot find IRQ\n");goto err_iomap;}ret = request_irq(i2c->irq, s3c24xx_i2c_irq, IRQF_DISABLED,  //  申请中断dev_name(&pdev->dev), i2c);if (ret != 0) {dev_err(&pdev->dev, "cannot claim IRQ %d\n", i2c->irq);goto err_iomap;}ret = s3c24xx_i2c_register_cpufreq(i2c);   //  这个不清楚if (ret < 0) {dev_err(&pdev->dev, "failed to register cpufreq notifier\n");goto err_irq;}/* Note, previous versions of the driver used i2c_add_adapter()* to add the bus at any number. We now pass the bus number via* the platform data, so if unset it will now default to always* being bus 0.*/i2c->adap.nr = pdata->bus_num;              //  确定i2c主机(适配器)的编号ret = i2c_add_numbered_adapter(&i2c->adap); //  向i2c核心注册i2c适配器  /sys/devices/platform/s3c2410-i2cn/s3c2410-i2c   因为在函数内会将 i2c-%d作为适配器的名字if (ret < 0) {dev_err(&pdev->dev, "failed to add bus to i2c core\n");goto err_cpufreq;}platform_set_drvdata(pdev, i2c);   //  将s3c24xx_i2c变量作为平台设备私有数据中的设备驱动私有数据  dev->p->driver_data//  因为这个变量还会在本文件中其他函数中会用到了clk_disable(i2c->clk);dev_info(&pdev->dev, "%s: S3C I2C adapter\n", dev_name(&i2c->adap.dev));return 0;err_cpufreq:s3c24xx_i2c_deregister_cpufreq(i2c);err_irq:free_irq(i2c->irq, i2c);err_iomap:iounmap(i2c->regs);err_ioarea:release_resource(i2c->ioarea);kfree(i2c->ioarea);err_clk:clk_disable(i2c->clk);clk_put(i2c->clk);err_noclk:kfree(i2c);return ret;
}

3、struct i2c_algorithm结构体

上面的probe函数中有一句代码：

i2c->adap.algo  = &s3c24xx_i2c_algorithm;

其中变量s3c24xx_i2c_algorithm的定义如下，可见它是struct i2c_algorithm类型变量。

static const struct i2c_algorithm s3c24xx_i2c_algorithm = {.master_xfer		= s3c24xx_i2c_xfer,.functionality		= s3c24xx_i2c_func,
};

（1）s3c24xx_i2c_xfer函数

s3c24xx_i2c_xfer函数内部调用了s3c24xx_i2c_doxfer函数，后者是信息传输函数。

/* s3c24xx_i2c_xfer** first port of call from the i2c bus code when an message needs* transferring across the i2c bus.
*/static int s3c24xx_i2c_xfer(struct i2c_adapter *adap,struct i2c_msg *msgs, int num)
{struct s3c24xx_i2c *i2c = (struct s3c24xx_i2c *)adap->algo_data;int retry;int ret;clk_enable(i2c->clk);for (retry = 0; retry < adap->retries; retry++) {ret = s3c24xx_i2c_doxfer(i2c, msgs, num);if (ret != -EAGAIN)goto out;dev_dbg(i2c->dev, "Retrying transmission (%d)\n", retry);udelay(200);}ret = -EREMOTEIO;
out:clk_disable(i2c->clk);return ret;
}
/* s3c24xx_i2c_doxfer** this starts an i2c transfer
*/static int s3c24xx_i2c_doxfer(struct s3c24xx_i2c *i2c,struct i2c_msg *msgs, int num)
{unsigned long timeout;int ret;if (i2c->suspended)return -EIO;ret = s3c24xx_i2c_set_master(i2c);//设置成主机模式if (ret != 0) {dev_err(i2c->dev, "cannot get bus (error %d)\n", ret);ret = -EAGAIN;goto out;}spin_lock_irq(&i2c->lock);i2c->msg     = msgs; //填充i2c->msg_num = num;i2c->msg_ptr = 0;i2c->msg_idx = 0;i2c->state   = STATE_START;s3c24xx_i2c_enable_irq(i2c);s3c24xx_i2c_message_start(i2c, msgs);spin_unlock_irq(&i2c->lock);timeout = wait_event_timeout(i2c->wait, i2c->msg_num == 0, HZ * 5);ret = i2c->msg_idx;/* having these next two as dev_err() makes life very* noisy when doing an i2cdetect */if (timeout == 0)dev_dbg(i2c->dev, "timeout\n");else if (ret != num)dev_dbg(i2c->dev, "incomplete xfer (%d)\n", ret);/* ensure the stop has been through the bus */udelay(10);out:return ret;
}

注意其中的struct i2c_msg结构体，其表示一个通信周期的数据相关的结构体，包括从设备的信息，通信数据长度等等。其内容如下：

struct i2c_msg {__u16 addr;           /* slave address 设备地址 */__u16 flags;          /* 本次消息的标志位，就是下面的这些 */
#define I2C_M_TEN           0x0010    /* 设置了这个标志位表示从设备的地址是10bit */
#define I2C_M_RD            0x0001    /* 设置了这个标志位表示本次通信i2c控制器是处于接收方，否则就是发送方 */
#define I2C_M_NOSTART       0x4000
#define I2C_M_REV_DIR_ADDR  0x2000    /* 设置这个标志位表示需要将读写标志位反转过来 */
#define I2C_M_IGNORE_NAK    0x1000    /* 设置这个标志意味当前i2c_msg忽略I2C器件的ack和nack信号 */
#define I2C_M_NO_RD_ACK     0x0800    /* 设置这个标志位表示在读操作中主机不用ACK */
#define I2C_M_RECV_LEN      0x0400__u16 len;                        /* 数据长度 */__u8 *buf;                        /* 数据缓冲区指针 */
};

在s3c24xx_i2c_doxfer函数中填充的通信算法会在i2c主设备与从设备通信的时候调用。

（2）s3c24xx_i2c_func函数

该函数表明I2C接口支持哪些特性，内容如下：

/* declare our i2c functionality */
static u32 s3c24xx_i2c_func(struct i2c_adapter *adap)
{return I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_SMBUS_EMUL | I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING;
}


 

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