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[原创] 【从0教学嵌入式Linux】第二十四集(上)

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    发表于 2016-6-19 11:26:37 |显示全部楼层
    本帖最后由 芯灵思FAE 于 2016-6-20 11:51 编辑

    24课:I2C驱动程序及应用程序开发(一)
    图片100.jpg
    (一)I2C总线介绍
    I2C总线是有Philips公司开发的,它是一种比较简单的总线,接线简单,只有两根线,数据线(SCL)和时钟线(SDA),控制简单,所以一些封装较小的器件多使用I2C总线,常见的使用I2C总线的设备有EEPROMrtc及一些传感器,这里我们介绍下基于LinuxI2C设备驱动的编写。
    I2C设备驱动的编写有多种方式:
    一种是直接操作CPUI2C控制器,正对于某一个设备写一个字符驱动,这种驱动相对来说比较直接,不需要太依赖于内核相关配置,但这类设备驱动依赖CPU,可移植性较差。
    一种是基于Linux内核I2C子系统完成设备驱动的编写,一般内核会继承相关CPU的控制器驱动,即使没有也可以通过技术支持获得,所以我们只需要使用LinuxI2C子系统提供的相关接口来构建我们的设备驱动就行了,这样我们的设备驱动并不依赖于某一个特定的CPU,可移植性较好。
    在写驱动之前我们先了解下I2C总线中几个比较重要的概念:
    1、地址
    I2C总线上可以连接多个相同或者不同的设备,总线怎样才能知道数据应该发送到哪个设备呢,这里需要一个地址来唯一的标识一个设备,I2C设备地址有7位地址和10位地址,那么这个地址是怎么来的呢,其实这个地址我们可以通过相关的芯片手册获得,这里通过一个EEPROM和一个温度传感器来说明。
    EEPROM(AT24C02/04/08/16)芯片手册上有如下说明:
    图片1.jpg
    再结合原理图
    图片2.jpg
    再通过芯片手册我们可以知道EEPROM的地址的前四位为1010,通过原理图A0/A1/NC的状态,我们可以知道后三位为000,这样我们就知道这个EEPROMI2C总线上的地址为7b1010000
    同样我们可以通过如下内容知道温度传感器的地址为7b1001000
    图片3.jpg
    2、时序
    不同的I2C设备有不同的时序,也可以说是不同的协议,我们需要了解一些时序相关的东西,我们发送数据是什么时候开始什么时候结束,怎么发送都由这个时序决定
    图片4.jpg
    (二)I2C总线应用程序
    现在的CPU多数都有I2C控制器,我们不需要太关心具体时序的实现,这些都由控制器去完成,并且内核已经集成多数CPUI2C控制器驱动,我们写设备驱动就是按照I2C子系统的要求,为他提供需求的数据即可。
    I2C子系统下设备驱动有两种模式,一种是用户模式设备驱动,这种驱动依赖I2C子系统中的i2c-dev这个驱动,我们需要在应用程序去封装数据,这需要应用程序的开发人员具备相当的硬件基础,另外一种是普通的设备驱动,我们来看一下这两种方法的具体实现过程。
    用户模式驱动实现:
    相关结构体:
    图片5.jpg
    上面就是我们向底层传递的结构,我们需要把我们的时序封装成这样的结构,然后传递下去就行了
    图片6.jpg
    转化为消息结构为:
    图片7.jpg
    这里我们封装了两个消息,在这个时序中操作模式改变了,所以我们必须封装为两个时序,如果操作模式不变封装一个消息就可以了,比如如下时序:
    图片8.jpg
    我们把刚才封装的消息通过ioctl发下去就能够完成数据的读写了,例程如下:
    图片9.jpg
    图片10.jpg

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