TQ2440学习笔记——Linux上I2C驱动的两种实现方法(1)

作者：彭东林

邮箱：[email protected]

内核版本：Linux-3.14

u-boot版本：U-Boot 2015.04

硬件：TQ2440 （NorFlash：2M   NandFlash：256M  内存：64M）

摘要

这里并不深入分析Linux下I2C驱动的实现，只是以TQ2440硬件平台为例分析I2C驱动的两种方法。

第一种方法：

使用S3C2440自带的I2C控制器实现，这个kernel已经支持，我们只需要配置即可。

第二种方法：

使用GPIO模拟，这个在kernel中已经集成，实现代码在drivers/i2c/busses/i2c-gpio.c。

在TQ2440平台上有一个EEPROM，型号是：AT24C02C。我们就以驱动at24c02c为例。

硬件原理

EEPROM：

引脚：

可以看到：

I2CSDA  ---- GPE15

I2CSCL  ---- GPE14

实现

下面开始介绍这两种方法。

方法一、使用I2C控制器实现

kernel已经提供了这种实现，我们需要做的仅仅是配置，此外，kernel中也提供了at24c02的驱动，我们也是只要配置就行。

驱动框架

配置I2C控制器驱动

文件：arch/arm/mach-s3c24xx/mach-tq2440.c:

   1: static struct platform_device *tq2440_devices[] __initdata = {
   2:     ......
   3:     &s3c_device_i2c0,
   4:     ......
   5: };
   6:  
   7: static void __init tq2440_machine_init(void)
   8: {
   9:     .......
  10:     platform_add_devices(tq2440_devices, ARRAY_SIZE(tq2440_devices));
  11:     ......
  12: }
  13:  
  14: MACHINE_START(TQ2440, "TQ2440")
  15:     .atag_offset    = 0x100,
  16:     .init_irq    = s3c2440_init_irq,
  17:     .map_io        = tq2440_map_io,
  18:     .init_machine    = tq2440_machine_init,
  19:     .init_time    = samsung_timer_init,
  20:     .restart    = s3c244x_restart,
  21: MACHINE_END

第3行的变量s3c_device_i2c0是Samsung已经定义好的，代码位置 arch/arm/plat-samsung/devs.c

   1: static struct resource s3c_i2c0_resource[] = {
   2:     [0] = DEFINE_RES_MEM(S3C_PA_IIC, SZ_4K),
   3:     [1] = DEFINE_RES_IRQ(IRQ_IIC),
   4: };
   5:  
   6: struct platform_device s3c_device_i2c0 = {
   7:     .name        = "s3c2410-i2c",
   8:     .id        = 0,
   9:     .num_resources    = ARRAY_SIZE(s3c_i2c0_resource),
  10:     .resource    = s3c_i2c0_resource,
  11: };
  12:  
  13: struct s3c2410_platform_i2c default_i2c_data __initdata = {
  14:     .flags        = 0,
  15:     .slave_addr    = 0x10,
  16:     .frequency    = 100*1000,
  17:     .sda_delay    = 100,
  18: };

第13行的结构体default_i2c_data的存放的是I2C的时序信息。

配置好上面，那么kernel在启动时就会将I2C控制器的硬件信息注册到系统。此外，还需要配置I2C控制器驱动。

代码位置：drivers/i2c/busses/i2c-s3c2410.c

   1: static struct platform_device_id s3c24xx_driver_ids[] = {
   2:     {
   3:         .name        = "s3c2410-i2c",
   4:         .driver_data    = 0,
   5:     }, {
   6:         .name        = "s3c2440-i2c",
   7:         .driver_data    = QUIRK_S3C2440,
   8:     }, {
   9:         .name        = "s3c2440-hdmiphy-i2c",
  10:         .driver_data    = QUIRK_S3C2440 | QUIRK_HDMIPHY | QUIRK_NO_GPIO,
  11:     }, { },
  12: };
  13: MODULE_DEVICE_TABLE(platform, s3c24xx_driver_ids);
  14:  
  15: /* device driver for platform bus bits */
  16:  
  17: static struct platform_driver s3c24xx_i2c_driver = {
  18:     .probe        = s3c24xx_i2c_probe,
  19:     .remove        = s3c24xx_i2c_remove,
  20:     .id_table    = s3c24xx_driver_ids,
  21:     .driver        = {
  22:         .owner    = THIS_MODULE,
  23:         .name    = "s3c-i2c",
  24:         .pm    = S3C24XX_DEV_PM_OPS,
  25:         .of_match_table = of_match_ptr(s3c24xx_i2c_match),
  26:     },
  27: };
  28:  
  29: static int __init i2c_adap_s3c_init(void)
  30: {
  31:     return platform_driver_register(&s3c24xx_i2c_driver);
  32: }
  33: subsys_initcall(i2c_adap_s3c_init);
  34:  
  35: static void __exit i2c_adap_s3c_exit(void)
  36: {
  37:     platform_driver_unregister(&s3c24xx_i2c_driver);
  38: }
  39: module_exit(i2c_adap_s3c_exit);

第20行里的id_table存放的是要匹配的名称。

在drivers/i2c/busses/Makefile中：

obj-$(CONFIG_I2C_S3C2410)    += i2c-s3c2410.o

所以需要配置CONFIG_I2C_S3C2410

make menuconfig

然后搜索CONFIG_I2C_S3C2410

可以看到下面红色框住的地方，意思是我们直接点击键盘上的1就可以跳转到搜索到的地方。

下图就是搜索到的位置：

至此，I2C控制器驱动（即I2C adapter驱动）就配置完成了。

EEPROM驱动配置

在内核中已经支持了at24c02c的驱动，我们需要做的是填充at24c02c的硬件信息。

文件arch/arm/mach-s3c24xx/mach-tq2440.c：

   1: /* AT24C02 */
   2: static struct at24_platform_data tq2440_platform_data = {
   3:     .byte_len = SZ_1K*2/8,
   4:     .page_size = 8,
   5:     .flags = AT24_FLAG_TAKE8ADDR,
   6: };
   7:  
   8: static struct i2c_board_info tq2440_at24c02[] = {
   9:     {
  10:         I2C_BOARD_INFO("24c02", 0x50),
  11:         .platform_data = &tq2440_platform_data,
  12:     },
  13: };
  14:  
  15: static void __init tq2440_machine_init(void)
  16: {
  17:     ......
  18:     i2c_register_board_info(0, tq2440_at24c02, 1);
  19:     ......
  20: }
  21:  
  22: MACHINE_START(TQ2440, "TQ2440")
  23:     /* Maintainer: Ben Dooks <[email protected]> */
  24:     .atag_offset    = 0x100,
  25:  
  26:     .init_irq    = s3c2440_init_irq,
  27:     .map_io        = tq2440_map_io,
  28:     .init_machine    = tq2440_machine_init,
  29:     .init_time    = samsung_timer_init,
  30:     .restart    = s3c244x_restart,
  31: MACHINE_END

第18行注册at24c02的板级信息（硬件信息的填写可以参考at24c02驱动解析板级信息的过程），可以看到，使用的busnum是0,即i2c_adapter的编号。

接下来需要配置at24c02的驱动：drivers/misc/eeprom/at24.c

   1: static const struct i2c_device_id at24_ids[] = {
   2: ......
   3:     { "24c01", AT24_DEVICE_MAGIC(1024 / 8, 0) },
   4:     { "24c02", AT24_DEVICE_MAGIC(2048 / 8, 0) },
   5:     ......
   6:     { "at24", 0 },
   7: };
   8: MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, at24_ids);
   9:  
  10: static struct i2c_driver at24_driver = {
  11:     .driver = {
  12:         .name = "at24",
  13:         .owner = THIS_MODULE,
  14:     },
  15:     .probe = at24_probe,
  16:     .remove = at24_remove,
  17:     .id_table = at24_ids,
  18: };
  19:  
  20: static int __init at24_init(void)
  21: {
  22:     if (!io_limit) {
  23:         pr_err("at24: io_limit must not be 0!\n");
  24:         return -EINVAL;
  25:     }
  26:  
  27:     io_limit = rounddown_pow_of_two(io_limit);
  28:     return i2c_add_driver(&at24_driver);
  29: }
  30: module_init(at24_init);

在drivers/misc/eeprom/Makefile中：

obj-$(CONFIG_EEPROM_AT24)    += at24.o

所以需要配置CONFIG_EEPROM_AT24，搜索过程前面已经说过。

至此，就配置完成了，重新编译内核。

验证

   1: [[email protected] /]# cd /sys/bus/i2c/drivers/at24/0-0050/
   2: [[email protected] 0-0050]# ls
   3: driver     eeprom     modalias   name       power      subsystem  uevent
   4: [[email protected] 0-0050]# dd if=/dev/zero of=eeprom 
   5: ^C
   6: [[email protected] 0-0050]# cat eeprom 
   7: [[email protected] 0-0050]# echo "pengdonglin" > eeprom 
   8: [[email protected] 0-0050]# cat eeprom 
   9: pengdonglin
  10: [[email protected] 0-0050]#

方法二、使用GPIO模拟

这部分在kernel中也已经支持了，我们只需要配置即可。

驱动框架

跟上面的对比，EEPROM驱动不用修改，配置方法参考方法一，我们需要配置的只是将原来的I2C控制器驱动替换为I2C-GPIO驱动即可，其实kernel是利用这个两个GPIO引脚（一个是SDA（对应GPIOE15），另一个是SCL（对应GPIOE14））模拟出来一个I2C控制器，然后将这个控制器注册到系统，这一点对于EEPROM驱动来说是完全透明的，这里需要保证使用GPIO模拟出来的I2C控制器的编号必须跟at24c02注册板级信息时指定的busnum一致，而且不能再注册方法一中的I2C控制器硬件信息了，否则会冲突。

配置I2C_GPIO硬件信息

这个主要是告诉I2C_GPIO控制器使用哪两个GPIO作为SDA和SCL,如何填写配置信息可以参考i2c-gpio.c解析配置信息的过程。

文件 arch/arm/mach-s3c24xx/mach-tq2440.c:

   1: static struct i2c_gpio_platform_data s3c_gpio_i2c_platdata = {
   2:     .sda_pin = S3C2410_GPE(15),
   3:     .scl_pin = S3C2410_GPE(14),
   4:     //.sda_is_open_drain = 1,
   5:     //.scl_is_open_drain = 1,
   6:     //.scl_is_output_only = 1,
   7:     //.udelay = 100,  // 低电平和高电平的持续时间都是100us，那么频率就是5KHz
   8: };
   9:  
  10: struct platform_device s3c_device_gpio_i2c = {
  11:     .name        = "i2c-gpio",
  12:     .id            = 0,
  13:     .dev            = {
  14:         .platform_data = &s3c_gpio_i2c_platdata,
  15:     }
  16: };
  17: #endif
  18:  
  19: static struct platform_device *tq2440_devices[] __initdata = {
  20:     ......
  21: #ifdef CONFIG_TQ2440_EEPROM_USE_GPIO_I2C
  22:     &s3c_device_gpio_i2c,
  23: #else
  24:     &s3c_device_i2c0,
  25: #endif
  26:     ......
  27: };
  28:  
  29: static void __init tq2440_machine_init(void)
  30: {
  31:     ......
  32:     platform_add_devices(tq2440_devices, ARRAY_SIZE(tq2440_devices));
  33:     i2c_register_board_info(0, tq2440_at24c02, 1);
  34:     ......
  35: }
  36:  
  37: MACHINE_START(TQ2440, "TQ2440")
  38:     /* Maintainer: Ben Dooks <[email protected]> */
  39:     .atag_offset    = 0x100,
  40:  
  41:     .init_irq    = s3c2440_init_irq,
  42:     .map_io        = tq2440_map_io,
  43:     .init_machine    = tq2440_machine_init,
  44:     .init_time    = samsung_timer_init,
  45:     .restart    = s3c244x_restart,
  46: MACHINE_END

第1行结构体s3c_gpio_i2c_platdata中指定了要用的GPIO引脚，以及udelay信息，用于控制I2C通信时的时序，因为SCL拉高拉低都需要延迟一段时间等待数据稳定；

第12行中的id表示的模拟出的i2c控制器的编号；

配置I2C-GPIO驱动

文件drivers/i2c/busses/i2c-gpio.c:

   1: static struct platform_driver i2c_gpio_driver = {
   2:     .driver        = {
   3:         .name    = "i2c-gpio",
   4:         .owner    = THIS_MODULE,
   5:         .of_match_table    = of_match_ptr(i2c_gpio_dt_ids),
   6:     },
   7:     .probe        = i2c_gpio_probe,
   8:     .remove        = i2c_gpio_remove,
   9: };
  10:  
  11: static int __init i2c_gpio_init(void)
  12: {
  13:     int ret;
  14:  
  15:     ret = platform_driver_register(&i2c_gpio_driver);
  16:     if (ret)
  17:         printk(KERN_ERR "i2c-gpio: probe failed: %d\n", ret);
  18:  
  19:     return ret;
  20: }

文件drivers/i2c/busses/Makefile：

obj-$(CONFIG_I2C_GPIO)        += i2c-gpio.o

所以需要配置CONFIG_I2C_GPIO。

至此，就配置完成了，重新编译内核。

验证

   1: [[email protected] /]# cd /sys/bus/i2c/drivers/at24/0-0050/
   2: [[email protected] 0-0050]# ls
   3: driver     eeprom     modalias   name       power      subsystem  uevent
   4: [[email protected] 0-0050]# echo "[email protected]" > eeprom 
   5: [[email protected] 0-0050]# cat eeprom 
   6: [email protected]
   7: [[email protected] 0-0050]#

完！

时间： 2024-10-13 21:43:02

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