linux i2c smbus驱动

目录

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​​数据收发流程​​

​​驱动层 收发接口​​

​​驱动层注册​​

​​smbus控制器​​

​​i2c控制器 ​​

​​协议接口使用​​

​​总体流程​​

​​数据收发关键数据结构​​

​​使用示例--eeprom的读写​​

​​使用示例--smbus的读写接口​​

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数据收发流程

驱动层 收发接口

首先了解，驱动层向协议（算法）层注册的接口。

注释写的清楚：

1）如果不支持I2C 层级的访问，则设置i2c收发接口master_xfer为空，否则设置I2C控制器的接口；

2）如果控制器支持smbus协议，则对应的驱动设置收发接口smbus_xfer.

struct i2c_algorithm {
  /*
   * If an adapter algorithm can't do I2C-level access, set master_xfer
   * to NULL. If an adapter algorithm can do SMBus access, set
   * smbus_xfer. If set to NULL, the SMBus protocol is simulated
   * using common I2C messages.
   *
   * master_xfer should return the number of messages successfully
   * processed, or a negative value on error
   */
  int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs,
         int num);
  int (*master_xfer_atomic)(struct i2c_adapter *adap,
           struct i2c_msg *msgs, int num);
  int (*smbus_xfer)(struct i2c_adapter *adap, u16 addr,
        unsigned short flags, char read_write,
        u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data);
  int (*smbus_xfer_atomic)(struct i2c_adapter *adap, u16 addr,
         unsigned short flags, char read_write,
         u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data);

  /* To determine what the adapter supports */
  u32 (*functionality)(struct i2c_adapter *adap);

#if IS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)
  int (*reg_slave)(struct i2c_client *client);
  int (*unreg_slave)(struct i2c_client *client);
#endif
};

驱动层注册

对于此数据结构的使用，内核i801(intel smbus控制器)和 imx i2c 驱动，给出了示例：

smbus控制器

static const struct i2c_algorithm smbus_algorithm = {
 //由于控制器芯片支持smbus，不支持i2c级别。所以这里采用smbus_xfer接口
  .smbus_xfer = i801_access,   
  .functionality  = i801_func,
};

i2c控制器 

static const struct i2c_algorithm i2c_imx_algo = {
    //i2c 控制器，实现i2c级别数据传输，不支持smbus接口。
    .master_xfer = i2c_imx_xfer,
    .master_xfer_atomic = i2c_imx_xfer_atomic,
    .functionality = i2c_imx_func,
    .reg_slave  = i2c_imx_reg_slave,
    .unreg_slave    = i2c_imx_unreg_slave,
};

协议接口使用

对于注册接口的不同，在  drivers\i2c \ i2c-core-smbus.c    __i2c_smbus_xfer 接口可以看出。

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)
{
    int (*xfer_func)(struct i2c_adapter *adap, u16 addr,
             unsigned short flags, char read_write,
             u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data);
    unsigned long orig_jiffies;
    int try;
    s32 res;

    res = __i2c_check_suspended(adapter);
    if (res)
        return res;

    /* If enabled, the following two tracepoints are conditional on
     * read_write and protocol.
     */
    trace_smbus_write(adapter, addr, flags, read_write,
              command, protocol, data);
    trace_smbus_read(adapter, addr, flags, read_write,
             command, protocol);

    flags &= I2C_M_TEN | I2C_CLIENT_PEC | I2C_CLIENT_SCCB;
    //查看控制器向协议层注册的smbus_xfer接口
    xfer_func = adapter->algo->smbus_xfer; 
    if (i2c_in_atomic_xfer_mode()) {
        if (adapter->algo->smbus_xfer_atomic)
            xfer_func = adapter->algo->smbus_xfer_atomic;
        else if (adapter->algo->master_xfer_atomic)
            xfer_func = NULL; /* fallback to I2C emulation */
    }

    if (xfer_func) { //对于smbus(i801)，此接口不为空，则调用i801驱动接口收发数据
        /* Retry automatically on arbitration loss */
        orig_jiffies = jiffies;
        for (res = 0, try = 0; try <= adapter->retries; try++) {
            res = xfer_func(adapter, addr, flags, read_write,
                    command, protocol, data);
            if (res != -EAGAIN)
                break;
            if (time_after(jiffies,
                       orig_jiffies + adapter->timeout))
                break;
        }
        //如果不是i2c控制器驱动，即master_xfer为空，则直接跳转到trace,
        // 不会调用i2c_smbus_xfer_emulated接口进行smbus协议生成。
        // 

        if (res != -EOPNOTSUPP || !adapter->algo->master_xfer)
            goto trace;
        /*
         * Fall back to i2c_smbus_xfer_emulated if the adapter doesn't
         * implement native support for the SMBus operation.
         */
    }

    res = i2c_smbus_xfer_emulated(adapter, addr, flags, read_write,
                      command, protocol, data);

trace:
    /* If enabled, the reply tracepoint is conditional on read_write. */
    trace_smbus_reply(adapter, addr, flags, read_write,
              command, protocol, data, res);
    trace_smbus_result(adapter, addr, flags, read_write,
               command, protocol, res);

    return res;
}

总体流程

  

                                           图 1  i2c /smbus 数据传输路径 

数据收发关键数据结构

    以上描述了i2c smbus从应用层到驱动控制器的数据流转路径。

   本章描述在此路径上流转所采用的数据载体形式。在整个i2c 驱动中采用了如下数据结构，此数据结构表示一帧 i2c/smbus数据。

struct i2c_msg {
  __u16 addr;     //i2c slave device address
  __u16 flags;
#define I2C_M_RD    0x0001  /* guaranteed to be 0x0001! */
#define I2C_M_TEN   0x0010  /* use only if I2C_FUNC_10BIT_ADDR */
#define I2C_M_DMA_SAFE    0x0200  /* use only in kernel space */
#define I2C_M_RECV_LEN    0x0400  /* use only if I2C_FUNC_SMBUS_READ_BLOCK_DATA */
#define I2C_M_NO_RD_ACK   0x0800  /* use only if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */
#define I2C_M_IGNORE_NAK  0x1000  /* use only if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */
#define I2C_M_REV_DIR_ADDR  0x2000  /* use only if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */
#define I2C_M_NOSTART   0x4000  /* use only if I2C_FUNC_NOSTART */
#define I2C_M_STOP    0x8000  /* use only if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */
  __u16 len;   //传输的数据长度，即i2c一帧数据中，data的个数。
  __u8 *buf;   //存放数据的缓存。
};

使用示例--eeprom的读写

假设我们采用的eeprom 地址是16位的，eeprom期望的时序（报文协议）如下：

 可以看到此处有两个START，则需要两个i2c_msg数据结构分别携带此两段数据。其中：

• 第一个start，为写，i2c_msg的字段填写为：   

i2c_msg.addr = slave_addr;  
  i2c_msg .flags = I2C_M_WR;        
  i2c_msg.len = 2;  //在第一个START中，数据data即为两个字节的地址，因而这里填写2              
  i2c_msg.buf[0] = (eep_byte_addr >> 8) & 0x0ff; 
  i2c_msg.buf[1] = eep_byte_addr  & 0x0ff;

•  第二个start，为读， i2cmsg的字段信息填写为

i2c_msg.addr = slave_addr;  
  i2c_msg .flags = I2C_M_RD;        
  i2c_msg.len = 需要读取的数据长度;  //
  i2c_msg.buf = 存放读取回来的数据

使用示例--smbus的读写接口

i2cdetect程序里面提供了一套读写接口，最终调用驱动的代码。此处采用两个i2c_msg，即可以支持读，又可以支持写。通常读采用两个i2c_msg完成；写采用一个，可以看到默认msg[1].len=0。

i2c_smbus_xfer_emulated

struct i2c_msg msg[2] = {
    {
      .addr = addr,
      .flags = flags,
      .len = 1,
      .buf = msgbuf0,
    }, {
      .addr = addr,
      .flags = flags | I2C_M_RD,
      .len = 0,        
      .buf = msgbuf1,
    },
  };

在smbus的协议中，不论是读，还是写，都存在一个command字段，例如写字节的协议报文

此协议只是I2C协议的具体实现，因而其中的command code字段也占用结构体i2c_msg中的buf字段，为buf[0] ，明确这点后就更容易理解i2cdetect的代码实现。

command code既可以表示某个寄存器偏移量，例如要访问slave device 的寄存器 0xa，则在向slave device 发送命令时，此处command code字段填写 0xa.