I2C總線及EEPROM的Linux驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)

　　要從EEPROM 中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)設(shè)置R/W=1。在EEPROM發(fā)送完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)后，主設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)來響應(yīng)，告知EEPROM主設(shè)備要求更多的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)主設(shè)備產(chǎn)生的每個(gè)應(yīng)答信號(hào)EEPROM將發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。當(dāng)主設(shè)備不發(fā)送應(yīng)答信號(hào)并隨后發(fā)送結(jié)束信號(hào)位時(shí)結(jié)束此操作。讀操作的時(shí)序如圖4所示。

圖4 I2C主設(shè)備讀操作時(shí)序

　　3 Linux中I2C總線驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)

　　在Linux系統(tǒng)中，對(duì)于一個(gè)給定的I2C總線硬件配置系統(tǒng)，I2C總線驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)由I2C總線驅(qū)動(dòng)和I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)組成。其中I2C總線驅(qū)動(dòng)包括一個(gè)具體的控制器驅(qū)動(dòng)和I2C總線的算法驅(qū)動(dòng)。一個(gè)算法驅(qū)動(dòng)適用于一類總線控制器。而一個(gè)具體的總線控制器驅(qū)動(dòng)要使用某一種算法。例如，Linux內(nèi)核中提供的算法i2e-algo-8260可以用在MPC82xx系列處理器提供的I2C總線控制器上。Linux內(nèi)核中提供了一些常見處理器如MPC82xx系列的算法驅(qū)動(dòng)。對(duì)于I2C設(shè)備，基本上每種具體設(shè)備都有自己的基本特性。其驅(qū)動(dòng)程序一般都需要特別設(shè)計(jì)。

　　在I2C總線驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)中。使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Driver來表示I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Client表示一個(gè)具體的I2C設(shè)備。而對(duì)于I2C總線

　　控制器，各種總線控制器在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)采用的算法有好多種，使用相同算法的控制器提供的控制接口也可能不同。在I2C總線驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)中，用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Algorithm來表示算法，用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Adapter來表示不同的總線控制器。Linux內(nèi)核的I2C總線驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。

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

　　在圖5中，一個(gè)Client對(duì)象對(duì)應(yīng)一個(gè)具體的I2C總線設(shè)備，而一種I2C設(shè)備的Driver可以同時(shí)支持多個(gè)Client。每個(gè)Adapter對(duì)應(yīng)一個(gè)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(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)的核心，在這個(gè)模塊中，除了為總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)和總線驅(qū)動(dòng)添加到這個(gè)體系中的方法，以及當(dāng)不再使用這些驅(qū)動(dòng)時(shí)將其從體系中刪除的方法。i2c-core將總線驅(qū)動(dòng)程序體系一分為二，相互獨(dú)立。可以針對(duì)某個(gè)I2C總線設(shè)備來設(shè)計(jì)一個(gè)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(jì)I2C總線驅(qū)動(dòng)時(shí)也可以不要考慮其將用來支持何種設(shè)備。因?yàn)閕2c-core提供了統(tǒng)一的接口，所以也為設(shè)計(jì)這兩類驅(qū)動(dòng)提供了方便。

　　4 開發(fā)實(shí)例

　　Linux內(nèi)核已經(jīng)提供了I2C驅(qū)動(dòng)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(duì)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(huì)被編譯到內(nèi)核里的，所以需要在配置Linux內(nèi)核時(shí)把這些模塊選中。在筆者的開發(fā)中需要實(shí)現(xiàn)的是I2C總線控制器驅(qū)動(dòng)和I2C設(shè)備EEPROM驅(qū)動(dòng)。

　　4.1 I2C總線控制器驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)

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

　　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(shí)現(xiàn)了MPC82xx處理器上I2C總線的初始化、讀寫、ioctl控制和中斷請(qǐng)求等功能。另外，還有i2c_8260_add_bus和i2c_8260_del_bus兩個(gè)函數(shù)，它們是使用這個(gè)算法的Adapter初始化時(shí)和退出時(shí)調(diào)用的函數(shù)，用來注冊(cè)和注銷一個(gè)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(gè)i2c-algorithm結(jié)構(gòu)中，傳遞給使用這個(gè)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(shí)現(xiàn)具體的操作。