一、板级设备扫描
针对上一篇博客最后的i2c_scan_static_board_info(adap)函数处，首先先看下在系统启动的时候板级设备的注册。
针对我现在使用的开发板，对于I2C设备注册程序如下：
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static struct i2c_board_info i2c_devices_info[] = {
#ifdef CONFIG_SND_SOC_ALC5623
{
I2C_BOARD_INFO("alc5623", 0x1a),
.platform_data = &alc5623_data,
},
#endif
#ifdef CONFIG_RTC_DRV_DS3231M
{
I2C_BOARD_INFO("ds3231m", 0x68),
.platform_data = NULL,
},
#endif
#ifdef CONFIG_RTC_DRV_PCF8563
{
I2C_BOARD_INFO("pcf8563", 0x51),
.platform_data = NULL,
},
#endif
};
static int __init gsc3280_i2c_devices_init(void)
{
i2c_register_board_info(0,i2c_devices_info,ARRAY_SIZE(i2c_devices_info));
return 0;
}
device_initcall(gsc3280_i2c_devices_init);
在这里总共有三个I2C设备，名称分别为alc5623、ds3231m和pcf8563。宏I2C_BOARD_INFO的功能就是设置I2C设备的名称和地址，由device_initcall可以看出，gsc3280_i2c_devices_init()函数在系统启动的时候就会被调用，i2c_register_board_info()函数完成板级设备的注册，程序如下：
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DECLARE_RWSEM(__i2c_board_lock);
EXPORT_SYMBOL_GPL(__i2c_board_lock);
LIST_HEAD(__i2c_board_list);
EXPORT_SYMBOL_GPL(__i2c_board_list);
int __i2c_first_dynamic_bus_num;
EXPORT_SYMBOL_GPL(__i2c_first_dynamic_bus_num);
int __init
i2c_register_board_info(int busnum,
struct i2c_board_info const *info, unsigned len)
{
int status;
down_write(&__i2c_board_lock);
if (busnum >= __i2c_first_dynamic_bus_num)
__i2c_first_dynamic_bus_num = busnum + 1;
for (status = 0; len; len--, info++) {
struct i2c_devinfo *devinfo;
devinfo = kzalloc(sizeof(*devinfo), GFP_KERNEL);
if (!devinfo) {
pr_debug("i2c-core: can't register boardinfo!\n");
status = -ENOMEM;
break;
}
devinfo->busnum = busnum;
devinfo->board_info = *info;
list_add_tail(&devinfo->list, &__i2c_board_list);
}
up_write(&__i2c_board_lock);
return status;
}
上面的程序位于i2c-boardinfo.c中，i2c_register_board_info()函数的for循环中，首先会申请I2C设备信息结构体，如果申请成功，将I2C总线号和设备信息赋值给设备信息结构体，并且将设备信息结构体的链表插入到__i2c_board_list中，此处尤为重要，在本文的开头中所提的函数i2c_scan_static_board_info(adap);，此函数就是通过__i2c_board_list链表找到上面注册的设备信息，结合gsc3280_i2c_devices_init()函数和i2c_devices_info结构体，此处for循环的len为3，即正常情况下需要创建三个devinfo结构体，for循环结束后，__i2c_board_list链表中也就有了三个I2C设备的链表项，在程序的其他地方如果需要使用这里注册的设备结构信息，只需要遍历链表__i2c_board_list，通过总线号即可找到相应的设备信息。
接下来就可以看下函数i2c_scan_static_board_info(adap)：
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static void i2c_scan_static_board_info(struct i2c_adapter *adapter)
{
struct i2c_devinfo *devinfo;
down_read(&__i2c_board_lock);
list_for_each_entry(devinfo, &__i2c_board_list,list) {
if (devinfo->busnum == adapter->nr
&& !i2c_new_device(adapter,
&devinfo->board_info))
dev_err(&adapter->dev,
"Can't create device at 0x%02x\n",
devinfo->board_info.addr);
}
up_read(&__i2c_board_lock);
}
从上面程序可以看到，语句list_for_each_entry(devinfo, &__i2c_board_list, list)实现对__i2c_board_list的遍历，if语句的前半部分“devinfo->busnum == adapter->nr”判断是否是需要寻找的结构体，如果是，就调用函数i2c_new_device()创建新的I2C设备，i2c_new_device函数如下：
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struct i2c_client *
i2c_new_device(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_board_info const *info)
{
struct i2c_client *client;
int status;
client = kzalloc(sizeof *client, GFP_KERNEL);
if (!client)
return NULL;
client->adapter = adap;
client->dev.platform_data = info->platform_data;
if (info->archdata)
client->dev.archdata = *info->archdata;
client->flags = info->flags;
client->addr = info->addr;
client->irq = info->irq;
strlcpy(client->name, info->type, sizeof(client->name));
status = i2c_check_client_addr_validity(client);
if (status) {
dev_err(&adap->dev, "Invalid %d-bit I2C address 0x%02hx\n",
client->flags & I2C_CLIENT_TEN ? 10 : 7, client->addr);
goto out_err_silent;
}
status = i2c_check_addr_busy(adap, client->addr);
if (status)
goto out_err;
client->dev.parent = &client->adapter->dev;
client->dev.bus = &i2c_bus_type;
client->dev.type = &i2c_client_type;
client->dev.of_node = info->of_node;
dev_set_name(&client->dev, "%d-%04x", i2c_adapter_id(adap),
client->addr);
status = device_register(&client->dev);
if (status)
goto out_err;
dev_dbg(&adap->dev, "client [%s] registered with bus id %s\n",
client->name, dev_name(&client->dev));
return client;
out_err:
dev_err(&adap->dev, "Failed to register i2c client %s at 0x%02x "
"(%d)\n", client->name, client->addr, status);
out_err_silent:
kfree(client);
return NULL;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(i2c_new_device);
从函数i2c_new_device()中可以看到，此函数创建了i2c_client结构体，对结构体的内容进行了注册，设备信息进行了填充，对于本文所使用的开发板，如果程序执行正常，系统启动成功后，在内存中就有了三个
i2c_client结构体了，分别对应alc5623、ds3231m和pcf8563。
到此位置，I2C总线驱动，I2C设备的注册和相应结构体的申请就已经完成了，接下来看下常用的I2C数据传输函数，I2C设备驱动主要调用这些数据传输接口完成数据的传输。
二、I2C数据传输
I2C数据传输分为两种，一种为符合I2C协议的普通数据传输，另外一种为符合SMBUS协议的数据传输，接下来我们首先看下符合I2C协议的普通数据传输。
1、I2C协议的普通数据传输
I2C协议普通数据传输的接口函数基本为i2c_master_send和i2c_master_recv，查看其函数发现，最后都是调用i2c_transfer函数实现传输的，i2c_transfer函数如下：
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int i2c_transfer(struct i2c_adapter * adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
{
int ret;
if (adap->algo->master_xfer) {
#ifdef DEBUG
for (ret = 0; ret < num; ret++) {
dev_dbg(&adap->dev, "master_xfer[%d] %c, addr=0x%02x, "
"len=%d%s/n", ret, (msgs[ret].flags & I2C_M_RD)
? 'R' : 'W', msgs[ret].addr, msgs[ret].len,
(msgs[ret].flags & I2C_M_RECV_LEN) ? "+" : "");
}
#endif
if (in_atomic() || irqs_disabled()) {
ret = mutex_trylock(&adap->bus_lock);
if (!ret)
return -EAGAIN;
} else {
mutex_lock_nested(&adap->bus_lock, adap->level);
}
ret = adap->algo->master_xfer(adap,msgs,num);
mutex_unlock(&adap->bus_lock);
return ret;
} else {
dev_dbg(&adap->dev, "I2C level transfers not supported/n");
return -ENOSYS;
}
}
因为在这里的同步用的是mutex。首先判断是否允许睡眠，如果不允许，尝试获锁，如果获锁失败，则返回。这样的操作是避免进入睡眠，我们在后面也可以看到，实际的传输工作交给了adap->algo->master_xfer()完成，也就是我们在(一)中注册的algorithm中的i2c_gsc_func函数。
2、SMBUS协议I2C数据传输
SMBUS协议的具体内容可以参考网络，在I2C驱动中，符合SMBUS协议传输的函数很多，包括i2c_smbus_read_byte、i2c_smbus_write_byte、i2c_smbus_read_byte_data、i2c_smbus_write_byte_data、i2c_smbus_read_word_data和i2c_smbus_write_word_data等，阅读这些函数发现，程序里面都是根据SMBUS协议和函数功能，完成对函数i2c_smbus_xfer形参的赋值，最后调用此函数来实现传输。接下来看下i2c_smbus_xfer函数：
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s32 i2c_smbus_xfer(struct i2c_adapter *adapter, u16 addr, unsigned short flags,
char read_write, u8 command, int protocol,
union i2c_smbus_data *data)
{
unsigned long orig_jiffies;
int try;
s32 res;
flags &= I2C_M_TEN | I2C_CLIENT_PEC;
if (adapter->algo->smbus_xfer) {
i2c_lock_adapter(adapter);
orig_jiffies = jiffies;
for (res = 0, try = 0; try <= adapter->retries; try++) {
res = adapter->algo->smbus_xfer(adapter, addr, flags,
read_write, command,
protocol, data);
if (res != -EAGAIN)
break;
if (time_after(jiffies,
orig_jiffies + adapter->timeout))
break;
}
i2c_unlock_adapter(adapter);
} else
res = i2c_smbus_xfer_emulated(adapter, addr, flags, read_write,
command, protocol, data);
return res;
}
如果adapter有smbus_xfer()函数，则直接调用它发送数据。否则也就是在adapter不支持smbus协议的情况下，调用i2c_smbus_xfer_emulated()继续处理。根据(一)中的总线驱动是不支持smbus协议的。继续看函数i2c_smbus_xfer_emulated。
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static s32 i2c_smbus_xfer_emulated(struct i2c_adapter * adapter, u16 addr,
unsigned short flags,
char read_write, u8 command, int size,
union i2c_smbus_data * data)
{
//写操作只会进行一次交互，而读操作，有时会有两次操作.
//因为有时候读操作要先写command，再从总线上读数据
//在这里为了代码的简洁，使用了两个缓存区，将两种情况统一起来.
unsigned char msgbuf0[I2C_SMBUS_BLOCK_MAX+3];
unsigned char msgbuf1[I2C_SMBUS_BLOCK_MAX+2];
//一般来说，读操作要交互两次，例外的情况我们在下面会接着分析
int num = read_write == I2C_SMBUS_READ?2:1;
//与设备交互的数据，一般在msg[0]存放写入设备的信息，在msb[1]里存放接收到的
//信息，不过也有例外的
//msg[2]的初始化，默认发送缓存区占一个字节，无接收缓存
struct i2c_msg msg[2] = { { addr, flags, 1, msgbuf0 },
{ addr, flags | I2C_M_RD, 0, msgbuf1 }
};
int i;
u8 partial_pec = 0;
//将要发送的信息copy到发送缓存区的第一字节
msgbuf0[0] = command;
switch(size) {
//quick类型，它并不传输有效数据,只是将地址写到总线上,等待应答即可
//所以将发送缓存区长度置为0。再根据读/写操作，调整msg[0]的标志位
//这类传输只需要一次总线交互
case I2C_SMBUS_QUICK:
msg[0].len = 0;
msg[0].flags = flags | (read_write==I2C_SMBUS_READ)?I2C_M_RD:0;
num = 1;
break;
case I2C_SMBUS_BYTE:
//BYTE类型指一次写和读只有一个字节.这种情况下,读和写都只会交互一次
//这种类型的读有例外,它读取出来的数据不是放在msg[1]中的,而是存放在msg[0]
if (read_write == I2C_SMBUS_READ) {
msg[0].flags = I2C_M_RD | flags;
num = 1;
}
break;
case I2C_SMBUS_BYTE_DATA:
//Byte_Data是指命令+数据的传输形式，在这种情况下，写只需要一次交互，读却要两次
//第一次将command写到总线上，第二次要转换方向，要将设备地址和read标志写入总线.
//应回答之后再进行read操作
//写操作占两字节,分别是command+data，读操作的有效数据只有一个字节
//交互次数用初始化值就可以了
if (read_write == I2C_SMBUS_READ)
msg[1].len = 1;
else {
msg[0].len = 2;
msgbuf0[1] = data->byte;
}
break;
case I2C_SMBUS_WORD_DATA:
//Word_Data是指命令+双字节的形式.这种情况跟Byte_Data的情况类似
//两者相比只是交互的数据大小不同
if (read_write == I2C_SMBUS_READ)
msg[1].len = 2;
else {
msg[0].len=3;
msgbuf0[1] = data->word & 0xff;
msgbuf0[2] = data->word >> 8;
}
break;
case I2C_SMBUS_PROC_CALL:
//Proc_Call的方式与write 的Word_Data相似,只不过写完Word_Data之后,要等待它的应答
//应该它需要交互两次，一次写一次读
num = 2;
read_write = I2C_SMBUS_READ;
msg[0].len = 3;
msg[1].len = 2;
msgbuf0[1] = data->word & 0xff;
msgbuf0[2] = data->word >> 8;
break;
case I2C_SMBUS_BLOCK_DATA:
//Block_Data:指command+N段数据的情况.
//如果是读操作，它首先要写command到总线，然后再读N段数据，要写的command已经
//放在msg[0]了，现在只需要将msg[1]的标志置I2C_M_RECV_LEN位，msg[1]有效长度为1字节，因为
//adapter驱动会处理好的，现在还不知道要传多少段数据.
//对于写的情况:msg[1]照例不需要.将要写的数据全部都放到msb[0]中.相应的也要更新
//msg[0]中的缓存区长度
if (read_write == I2C_SMBUS_READ) {
msg[1].flags |= I2C_M_RECV_LEN;
msg[1].len = 1;
} else {
//data->block[0]表示后面有多少段数据.总长度要加2是因为command+count+N段数据
msg[0].len = data->block[0] + 2;
if (msg[0].len > I2C_SMBUS_BLOCK_MAX + 2) {
dev_err(&adapter->dev, "smbus_access called with "
"invalid block write size (%d)/n",
data->block[0]);
return -1;
}
for (i = 1; i < msg[0].len; i++)
msgbuf0 = data->block[i-1];
}
break;
case I2C_SMBUS_BLOCK_PROC_CALL:
//Proc_Call:表示写完Block_Data之后,要等它的应答消息它和Block_Data相比,只是多了一部份应答而已
num = 2;
read_write = I2C_SMBUS_READ;
if (data->block[0] > I2C_SMBUS_BLOCK_MAX) {
dev_err(&adapter->dev, "%s called with invalid "
"block proc call size (%d)/n", __func__,
data->block[0]);
return -1;
}
msg[0].len = data->block[0] + 2;
for (i = 1; i < msg[0].len; i++)
msgbuf0 = data->block[i-1];
msg[1].flags |= I2C_M_RECV_LEN;
msg[1].len = 1;
break;
case I2C_SMBUS_I2C_BLOCK_DATA:
//I2c Block_Data与Block_Data相似,只不过read的时候,数据长度是预先定义好了的.另外
//与Block_Data相比,中间不需要传输Count字段.(Count表示数据段数目)
if (read_write == I2C_SMBUS_READ) {
msg[1].len = data->block[0];
} else {
msg[0].len = data->block[0] + 1;
if (msg[0].len > I2C_SMBUS_BLOCK_MAX + 1) {
dev_err(&adapter->dev, "i2c_smbus_xfer_emulated called with "
"invalid block write size (%d)/n",
data->block[0]);
return -1;
}
for (i = 1; i <= data->block[0]; i++)
msgbuf0 = data->block;
}
break;
default:
dev_err(&adapter->dev, "smbus_access called with invalid size (%d)/n",
size);
return -1;
}
//如果启用了PEC.Quick和I2c Block_Data是不支持PEC的
i = ((flags & I2C_CLIENT_PEC) && size != I2C_SMBUS_QUICK
&& size != I2C_SMBUS_I2C_BLOCK_DATA);
if (i) {
//如果第一个操作是写操作
if (!(msg[0].flags & I2C_M_RD)) {
//如果只是写操作
if (num == 1)
//如果只有写操作,写缓存区要扩充一个字节,用来存放计算出来的PEC
i2c_smbus_add_pec(&msg[0]);
else
//如果后面还有读操作,先计算前面写部份的PEC(注意这种情况下不需要
//扩充写缓存区,因为不需要发送PEC.只会接收到PEC)
partial_pec = i2c_smbus_msg_pec(0, &msg[0]);
}
//如果最后一次是读消息.还要接收到来自slave的PEC.所以接收缓存区要扩充一个字节
if (msg[num-1].flags & I2C_M_RD)
msg[num-1].len++;
}
if (i2c_transfer(adapter, msg, num) < 0)
return -1;
//操作完了之后,如果最后一个操作是PEC的读操作.检验后面的PEC是否正确
if (i && (msg[num-1].flags & I2C_M_RD)) {
if (i2c_smbus_check_pec(partial_pec, &msg[num-1]) < 0)
return -1;
}
//操作完了,现在可以将数据放到data部份返回了.
if (read_write == I2C_SMBUS_READ)
switch(size) {
case I2C_SMBUS_BYTE:
data->byte = msgbuf0[0];
break;
case I2C_SMBUS_BYTE_DATA:
data->byte = msgbuf1[0];
break;
case I2C_SMBUS_WORD_DATA:
case I2C_SMBUS_PROC_CALL:
data->word = msgbuf1[0] | (msgbuf1[1] << 8);
break;
case I2C_SMBUS_I2C_BLOCK_DATA:
for (i = 0; i < data->block[0]; i++)
data->block[i+1] = msgbuf1;
break;
case I2C_SMBUS_BLOCK_DATA:
case I2C_SMBUS_BLOCK_PROC_CALL:
for (i = 0; i < msgbuf1[0] + 1; i++)
data->block = msgbuf1;
break;
}
return 0;
}
此处也是调用i2c_transfer函数实现数据的最终传输的，在上面已经讲述了此函数。