第14章IIC设备驱动程序分解.ppt

第14章 IIC设备驱动程序 IIC设备是一种通过IIC总线直接连接的设备，由于其简单性，被广泛引用于电子系统中。在现代电子系统中，有很多的IIC设备需要进行相互之间的通信。为了提高硬件的效率和简化电路的设计，PHILIPS公司开发了IIC总线。IIC总线可以用于设备间的数据通信。本章将对IIC设备及其驱动进行详细的讲解。 14.1 IIC设备的总线及其协议 IIC总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微处理器和外部IIC设备。IIC设备产生于20世纪80年代，最初专用于音频和视频设备，现在在各种电子设备中都有广泛的应用。 14.1.1 IIC总线的特点 IIC总线有两条总线线路：一条是串行数据线（SDA），一条是串行时钟线（SCL）。SDA负责数据传输，SCL负责数据传输的时钟同步。IIC设备通过这两条总线连接到处理器的IIC总线控制器上。 与其他总线相比，IIC总线有许多重要的特点。在选择一种设备来完成特定功能时，这些特点是选择IIC设备的重要依据。下面对IIC设备的主要特点进行简要的总结。 14.1.2 IIC总线的信号类型 IIC总线在传输数据的过程中有3种类型的信号：开始信号、结束信号和应答信号。这些信号由SDA线和SCL线的电平高低变化来表示。 14.1.3 IIC总线的数据传输 在分析IIC总线的数据传输前需要知道主机和从机的概念： 1．主机和从机 IIC总线中发送命令的设备称为主机，对于ARM处理器来说，主机就是IIC控制器。接受命令并响应命令的设备称为从机。 2．主机向从机发送数据 主机通过数据线SDA向从机发送数据。当总线空闲时，SDA和SCL信号都处于高电平。 14.2 IIC设备的硬件原理 在写设备驱动程序之前，应该先了解一下IIC设备的硬件原理。S3C2440处理器中集成了一个IIC控制器，本节将对这个控制器的硬件结果进行详细的讲解。S3C2440中集成了一个IIC控制器，用来管理IIC设备，实现设备的数据接收和发送功能。 14.3 IIC设备驱动程序的层次结构 因为IIC设备种类丰富，如果为每一个IIC设备写一个驱动程序，那么Linux内核中关于IIC设备的驱动就将非常庞大。这不设计方式不符合软件工程中的代码复用规则，所以需要对IIC设备驱动中的代码进行层次化组织。 14.3.1 IIC设备驱动的层次结构 这里简单的将IIC设备驱动的层次分为：设备层，总线层。理解这两个层次的重点是理解4个数据结构，这4个数据结构是：i2c_driver、i2c_client、i2c_algorithm、i2c_adapter。i2c_driver、2c_client属于设备层；i2c_algorithm、i2c_adapter属于总线层。 14.3.2 IIC设备层 IIC设备层由IIC设备和对应的设备驱动程序组成，分别用数据结构i2c_client和i2c_driver表示。 14.3.3 i2c_driver和i2c_client的关系 结构体i2c_driver和i2c_client的关系较为简单，其中i2c_driver表示一个IIC设备驱动程序，i2c_client表示一个IIC设备。这两个结构体之间通过指针连接起来，其关系如图所示： 14.3.4 IIC总线层 IIC总线层由总线适配器和适配器驱动程序组成，分别用数据结构i2c_adaptert和i2c_algorithm表示。 14.3.5 IIC设备层和总线层的关系 大体上，IIC设备驱动程序可以分为设备层和总线层。设备层包括一个重要的数据结构i2c_client。总线层包括两个重要的数据结构，分别是i2c_adapter和i2c_algorithm。一个i2c_client结构表示一个物理的IIC设备；一个i2c_adapter结构对应一个物理上的适配器；一个i2c_algorithm结构表示适配器对应的传输数据的方法。这三个数据结构的关系如图所示： 14.3.6 写IIC设备驱动的步骤 IIC设备层次结构较为简单，但是写IIC设备驱动程序却相当的复杂。当工程师拿到一个新的电路板时，面对复杂的Linux IIC子系统，应该如下下手编程呢？首先需要思考的是哪些工作需要自己完成，哪些工作内核已经提供了。这个问题的答案如图所示： 14.4 IIC子系统的初始化 在启动系统时，需要对IIC子系统进行初始化。这些初始化函数包含在i2c-core.c文件中。该文件中包含IIC子系统中的公用代码，驱动开发人员只需要用它，而不需要修改它。下面对这些公用代码的主要部门进行介绍。 14.4.1 IIC子系统初始化函数i2c_init() IIC子系统是作为模块加载到系统中的。在系统启动中的模块加载阶段，会调