137 IIC核心函数与“万能”驱动

i2c_add_adapter()函数

drivers/i2c/i2c-core-base.c

注册一个i2c适配器

// 由kernel分配适配器的编号
int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
// 自己指定适配器的编号
int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adapter)

adapter->nr：适配器的编号

参数：

• adapter：i2c物理控制器对应的适配器，对应一个结构体

返回值：

• 成功：0
• 失败：负数

i2c_add_driver()宏

include/linux/i2c.h

注册一个i2c驱动

// struct i2c_driver
#define i2c_add_driver(driver)  i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver)

i2c_register_driver()函数

drivers/i2c/i2c-core-base.c

注册一个i2c驱动

// 第二个参数对应的驱动结构体由我们自己来实现
int i2c_register_driver(struct module *owner,
						struct i2c_driver *driver)

参数：

• owner： ：一般为 THIS_MODULE
• driver：要注册的 i2c_driver.

返回值：

• 成功：0
• 失败：负数

i2c_transfer()函数

drivers/i2c/i2c-core-base.c

收发iic消息（可收可发）

int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)

参数：

• adap ：所使用的 I2C 适配器，i2c_client 会保存其对应的 i2c_adapter
• msgs：I2C 要发送的一个或多个消息，每个消息对应一个消息结构体
• num ：消息数量，也就是 msgs 的数量

返回值：

• 成功：发送的msgs 的数量
• 失败：负数

i2c_msg结构体

include/uapi/linux/i2c.h

描述一个iic消息

struct i2c_msg
{
	// 从机地址，发送到哪个从设备
	__u16 addr;	
	// 读写等其他特性，见下面的宏
	__u16 flags;
	// 此宏表示读，0表示写
	#define I2C_M_RD		0x0001	
					
	#define I2C_M_TEN		0x0010	
	#define I2C_M_DMA_SAFE		0x0200	
					
					
	#define I2C_M_RECV_LEN		0x0400	
	#define I2C_M_NO_RD_ACK		0x0800	
	#define I2C_M_IGNORE_NAK	0x1000	
	#define I2C_M_REV_DIR_ADDR	0x2000	
	#define I2C_M_NOSTART		0x4000	
	#define I2C_M_STOP		0x8000	
	// 消息数据的长度
	__u16 len;		
	// 发送或接收的消息缓冲区
	__u8 *buf;		
};

• addr：iic设备地址

• flags：消息传输方向和特性。

  • I2C_M_RD：表示读取消息
  • 0：表示发送消息

• len：消息数据的长度

• buf：消息缓冲区

i2c_master_send()函数

include/linux/i2c.h

发送一个i2c消息

static inline int i2c_master_send(const struct i2c_client *client,
				  const char *buf, int count)
{
	return i2c_transfer_buffer_flags(client, (char *)buf, count, 0);
};

i2c_master_recv()函数

include/linux/i2c.h

static inline int i2c_master_recv(const struct i2c_client *client,
				  char *buf, int count)
{
	return i2c_transfer_buffer_flags(client, buf, count, I2C_M_RD);
};

i2c_transfer_buffer_flags()函数

drivers/i2c/i2c-core-base.c

发送一个i2c消息

int i2c_transfer_buffer_flags(const struct i2c_client *client, char *buf,
			      int count, u16 flags)
{
	int ret;
	// 根据传入参数构建消息结构体
	struct i2c_msg msg =
	{
		.addr = client->addr,
		.flags = flags | (client->flags & I2C_M_TEN),
		.len = count,
		.buf = buf,
	};

	ret = i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);

	
	return (ret == 1) ? count : ret;
}

"万能"的i2c驱动–i2c-dev.c分析

drivers/i2c/i2c-dev.c

• 内核集成i2c_dev驱动模块，开机自动加载
• 为每个i2c_adapter生成一个设备文件，通过该设备文件间接使用IIC核心函数收发数据
• 注册i2c总线的通知函数，解决加载顺序问题

i2c_dev_init()函数

drivers/i2c/i2c-dev.c

static int __init i2c_dev_init(void)
{
	int res;

	printk(KERN_INFO "i2c /dev entries drivern");
	// 申请设备号，I2C_MAJOR为89，次设备号为0，I2C_MINORS为1<<20-1，表示次设备号的数量。
	// 就是把这个主设备号对应的次设备号都申请了。
	res = register_chrdev_region(MKDEV(I2C_MAJOR, 0), I2C_MINORS, "i2c");
	if (res)
		goto out;
	// 创建一个同名类，在 /sys/class中可以看到
	i2c_dev_class = class_create(THIS_MODULE, "i2c-dev");
	if (IS_ERR(i2c_dev_class)) {
		res = PTR_ERR(i2c_dev_class);
		goto out_unreg_chrdev;
	}
	...
	// 注册i2c总线的通知函数
	res = bus_register_notifier(&i2c_bus_type, &i2cdev_notifier);
	if (res)
		goto out_unreg_class;

	
	// 遍历i2c总线上的所有设备，每次都执行第二个参数对应的函数
	i2c_for_each_dev(NULL, i2cdev_attach_adapter);

	return 0;

out_unreg_class:
	class_destroy(i2c_dev_class);
out_unreg_chrdev:
	unregister_chrdev_region(MKDEV(I2C_MAJOR, 0), I2C_MINORS);
out:
	printk(KERN_ERR "%s: Driver Initialisation failedn", __FILE__);
	return res;
}

i2cdev_notifier定义

static struct notifier_block i2cdev_notifier =
{
	.notifier_call = i2cdev_notifier_call,
};

i2cdev_notifier_call()函数

static int i2cdev_notifier_call(struct notifier_block *nb, unsigned long action,
			 void *data)
{
	struct device *dev = data;

	switch (action) {
	// 此i2c总线下发生添加设备事件
	case BUS_NOTIFY_ADD_DEVICE:
		// 创建设备文件之类的操作
		return i2cdev_attach_adapter(dev, NULL);
	// 此i2c总线下发生删除设备事件
	case BUS_NOTIFY_DEL_DEVICE:
		return i2cdev_detach_adapter(dev, NULL);
	}

	return 0;
}

I2C_MAJOR

include/linux/i2c-dev.h

#define I2C_MAJOR	89		

I2C_MINORS

drivers/i2c/i2c-dev.c

#define MINORBITS	20
#define MINORMASK	((1U << MINORBITS) - 1)
#define I2C_MINORS	MINORMASK

i2c_for_each_dev()函数

drivers/i2c/i2c-core-base.c

int i2c_for_each_dev(void *data, int (*fn)(struct device *, void *))
{
	int res;

	mutex_lock(&core_lock);
	res = bus_for_each_dev(&i2c_bus_type, NULL, data, fn);
	mutex_unlock(&core_lock);

	return res;
}

bus_for_each_dev()函数

drivers/base/bus.c

int bus_for_each_dev(struct bus_type *bus, struct device *start,
		     void *data, int (*fn)(struct device *, void *))
{
	struct klist_iter i;
	struct device *dev;
	int error = 0;

	if (!bus || !bus->p)
		return -EINVAL;

	klist_iter_init_node(&bus->p->klist_devices, &i,
			     (start ? &start->p->knode_bus : NULL));
	while (!error && (dev = next_device(&i)))
		error = fn(dev, data);
	klist_iter_exit(&i);
	return error;
}

i2cdev_attach_adapter()函数

i2c总线添加设备后回调执行的函数
drivers/i2c/i2c-dev.c

static int i2cdev_attach_adapter(struct device *dev, void *dummy)
{
	struct i2c_adapter *adap;
	struct i2c_dev *i2c_dev;
	int res;
	// 若设备类型不是i2c适配器，直接返回
	if (dev->type != &i2c_adapter_type)
		return 0;
	// 从i2c设备结构体中获取i2c适配器结构体
	adap = to_i2c_adapter(dev);
	// 分配内存
	i2c_dev = get_free_i2c_dev(adap);
	if (IS_ERR(i2c_dev))
		return PTR_ERR(i2c_dev);
	// 设置文件操作接口
	cdev_init(&i2c_dev->cdev, &i2cdev_fops);
	i2c_dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
	// 注意次设备号为适配器对应的编号，可以自己指定，也可以有系统分配
	res = cdev_add(&i2c_dev->cdev, MKDEV(I2C_MAJOR, adap->nr), 1);
	if (res)
		goto error_cdev;

	
	// 在/sys下，在i2c_dev_class类下创建一个新的目录， "i2c-适配器编号"就是目录名
	// 然后会通知用户空间的uevent守护进程，此守护进程会创建一个同上名的设备文件
	i2c_dev->dev = device_create(i2c_dev_class, &adap->dev,
				     MKDEV(I2C_MAJOR, adap->nr), NULL,
				     "i2c-%d", adap->nr);
	if (IS_ERR(i2c_dev->dev)) {
		res = PTR_ERR(i2c_dev->dev);
		goto error;
	}

	pr_debug("i2c-dev: adapter [%s] registered as minor %dn",
		 adap->name, adap->nr);
	return 0;
error:
	cdev_del(&i2c_dev->cdev);
error_cdev:
	put_i2c_dev(i2c_dev);
	return res;
}

i2cdev_fops定义

drivers/i2c/i2c-dev.c

static const struct file_operations i2cdev_fops =
{
	.owner		= THIS_MODULE,
	.llseek		= no_llseek,
	//
	.read		= i2cdev_read,
	//
	.write		= i2cdev_write,
	.unlocked_ioctl	= i2cdev_ioctl,
	.compat_ioctl	= compat_i2cdev_ioctl,
	//
	.open		= i2cdev_open,
	.release	= i2cdev_release,
};

i2cdev_open()函数

drivers/i2c/i2c-dev.c

static int i2cdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	// 从inode获取次设备号，就是适配器的编号
	unsigned int minor = iminor(inode);
	struct i2c_client *client;
	struct i2c_adapter *adap;
	// 根据次设备号从i2c直线获取对应的适配器
	adap = i2c_get_adapter(minor);
	if (!adap)
		return -ENODEV;
	// client表示某个具体的i2c设备，为其分配内存
	client = kzalloc(sizeof(*client), GFP_KERNEL);
	if (!client) {
		i2c_put_adapter(adap);
		return -ENOMEM;
	}
	// 设置具体的i2c设备的名字
	snprintf(client->name, I2C_NAME_SIZE, "i2c-dev %d", adap->nr);
	// 设置具体的i2c设备归属的适配器
	client->adapter = adap;
	file->private_data = client;

	return 0;
}

i2cdev_read()函数

drivers/i2c/i2c-dev.c

static ssize_t i2cdev_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count,
		loff_t *offset)
{
	char *tmp;
	int ret;

	struct i2c_client *client = file->private_data;

	if (count > 8192)
		count = 8192;
	// 分配内存，用于接收消息
	tmp = kmalloc(count, GFP_KERNEL);
	if (tmp == NULL)
		return -ENOMEM;

	pr_debug("i2c-dev: i2c-%d reading %zu bytes.n",
		iminor(file_inode(file)), count);
	// 核心函数
	ret = i2c_master_recv(client, tmp, count);
	if (ret >= 0)
		ret = copy_to_user(buf, tmp, count) ? -EFAULT : ret;
	kfree(tmp);
	return ret;
}

i2cdev_write()函数

drivers/i2c/i2c-dev.c

static ssize_t i2cdev_write(struct file *file, const char __user *buf,
		size_t count, loff_t *offset)
{
	int ret;
	char *tmp;
	struct i2c_client *client = file->private_data;

	if (count > 8192)
		count = 8192;
	把用户空间的buf拷贝内核空间的tmp
	tmp = memdup_user(buf, count);
	if (IS_ERR(tmp))
		return PTR_ERR(tmp);

	pr_debug("i2c-dev: i2c-%d writing %zu bytes.n",
		iminor(file_inode(file)), count);
	// 核心函数
	ret = i2c_master_send(client, tmp, count);
	kfree(tmp);
	return ret;
}