如何在Linux環(huán)境下設計基于I2C總線的EEPROM 驅動程序？

圖5　Linux內(nèi)核I2C總線驅動程序體系結構

在圖5中，一個Client對象對應一個具體的I2C總線設備，而一種I2C設備的Driver可以同時支持多個Client。每個Adapter對應一個具體的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總線驅動程序體系結構的核心，在這個模塊中，除了為總線設備驅動提供了一些統(tǒng)一的調用接口來訪問具體的總線驅動程序功能，以進行讀寫或設置操作外，還提供了將各種支持的總線設備驅動和總線驅動添加到這個體系中的方法，以及當不再使用這些驅動時將其從體系中刪除的方法。i2c-core將總線驅動程序體系一分為二，相互獨立?？梢葬槍δ硞€I2C總線設備來設計一個I2C設備驅動程序，而不需要關心系統(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，在設計I2C總線驅動時也可以不要考慮其將用來支持何種設備。因為i2c-core提供了統(tǒng)一的接口，所以也為設計這兩類驅動

提供了方便。

4　開發(fā)實例

Linux內(nèi)核已經(jīng)提供了I2C驅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總線控制器驅動和I2C設備EEPROM驅動。

4.1　I2C總線控制器驅動的設計

MPC8250的I2C總線驅動程序由i2c-algo-8260算法模塊和MPC8250具體的I2C總線控制器驅動組成。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，需要從模塊導出。這些函數(shù)功能都被封裝在一個i2c-algorithm結構中，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總線控制器驅動模塊中主要要實現(xiàn)兩個結構體i2c_adapter和i2c_algo_8260_data，定義這兩個結構中的函數(shù)指針成員.并且用己經(jīng)初始化好的i2c_algo_826o_data結構來初始化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總線控制器向內(nèi)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是該總線控制器的標識名，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在進行模塊初始化時將被init_module調用。

總之。I2C控制器模塊中設計的這些函數(shù)都是為i2c_algo_8650算法模塊服務的.最后需要封裝在i2c-adapter結構中.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。

4.2　I2C設備驅動的設計

I2C設備EEPROM　驅動除了要根據(jù)EEPROM的具體特性進行設計外.還要考慮I2C總線驅動程序體系結構的特性。在EEPROM設備驅動程序中需要實現(xiàn)一個i2c_driver結構.每個對應于具體設備的Client都從這個結構來構造。在i2c_driver結構中有兩個函數(shù)attach_adapter和detach_client必須要實現(xiàn)。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

｝;

在設備驅動中。向EEPROM　寫數(shù)據(jù)通過調用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。與一般設備驅動不同的地方就是在EEPROM驅動模塊初始函數(shù)中要調用i2c-core提供的i2c_add_driver函數(shù)來注冊該設備。在模塊退出函數(shù)中調用i2c_del_driver函數(shù)來注銷該設備。

5　結束語

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)設計提供了一種完善的集成電路間的串行總線擴展技術，大大簡化了應用系統(tǒng)的硬件設計，為實現(xiàn)應用系統(tǒng)的模塊化設計創(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)信息進行掉電保護。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，為其編寫設備驅動程序相對容易。本文介紹了Linux下I2C總線EEPROM驅動程序的一般設計方法。