转自：http://www.dzsc.com/data/html/2010-1-27/81710.html
作者：刘洪涛,华清远见嵌入式学院讲师。
四、在内核里写i2c设备驱动的两种方式
前文介绍了利用/dev/i2c-0在应用层完成对i2c设备的操作，但很多时候我们还是习惯为i2c设备在内核层编写驱动程序。目前内核支持两种编写i2c驱动程序的方式。下面分别介绍这两种方式的实现。这里分别称这两种方式为“Adapter方式（LEGACY）”和“Probe方式（new STyle）”。
（1） Adapter方式（LEGACY）
（下面的实例代码是在2.6.27内核的pca953x.c基础上修改的，原始代码采用的是本文将要讨论的第2种方式，即Probe方式）
● 构建i2c_driver
staTIc struct i2c_driver pca953x_driver = { .driver = { .name= "pca953x", //名称 }, .id= ID_pca9555,//id号 .attach_adapter= pca953x_attach_adapter, //调用适配器连接设备 .detach_client= pca953x_detach_client,//让设备脱离适配器 };
● 注册i2c_driver
static int __init pca953x_init(void) { return i2c_add_driver(&pca953x_driver); } module_init(pca953x_init);
● attach_adapter动作
执行i2c_add_driver(&pca953x_driver)后会，如果内核中已 经注册了i2c适配器，则顺序调用这些适配器来连接我们的i2c设备。此过程是通过调用i2c_driver中的attach_adapter方法完成 的。具体实现形式如下：
static int pca953x_attach_adapter(struct i2c_adapter *adapter) { return i2c_probe(adapter, &addr_data, pca953x_detect); /* adapter:适配器 addr_data:地址信息 pca953x_detect：探测到设备后调用的函数 */ }
地址信息addr_data是由下面代码指定的。
/* Addresses to scan */ static uNSigned short normal_i2c[] = {0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x27,I2C_CLIENT_END}; I2C_CLIENT_INSMOD;
注意：normal_i2c里的地址必须是你i2c芯片的地址。否则将无法正确探测到设备。而I2C_ CLIENT_INSMOD是一个宏，它会利用normal_i2c构建addr_data。
● 构建i2c_client，并注册字符设备驱动
i2c_probe在探测到目标设备后，后调用pca953x_detect，并把当时的探测地址address作为参数传入。
static int pca953x_detect(struct i2c_adapter *adapter, int address, int kind) { struct i2c_client *new_client; struct pca953x_chip *chip; //设备结构体 int err = 0,result; dev_t pca953x_dev=MKDEV(pca953x_major,0);//构建设备号，根据具体情况设定，这里我只考虑了normal_i2c中只有一个地址匹配的情况。 if (!i2c_check_functiONality(adapter, I2C_FUNC_SMBUS_BYTE_DATA| I2C_FUNC_SMBUS_WORD_DATA))//判定适配器能力 goto exit; if (!(chip = kzalloc(sizeof(struct pca953x_chip), GFP_KERNEL))) { err = -ENOMEM; goto exit; } /****构建i2c-client****/ chip->client=kzalloc(sizeof(struct i2c_client),GFP_KERNEL); new_client = chip->client; i2c_set_clientdata(new_client, chip); new_client->addr = address; new_client->adapter = adapter; new_client->driver = &pca953x_driver; new_client->flags = 0; strlcpy(new_client->nAME, "pca953x", I2C_NAME_SIZE); if ((err = i2c_attach_client(new_client)))//注册i2c_client goto exit_kfree; if (err) goto exit_detach; if(pca953x_major) { result=register_chrdev_region(pca953x_dev,1,"pca953x"); } else{ result=alloc_chrdev_region(&pca953x_dev,0,1,"pca953x"); pca953x_major=MAJOR(pca953x_dev); } if (result < 0) { printk(KERN_NOTICE "Unable to get pca953x region, error %d\n", result); return result; } pca953x_setup_cdev(chip,0); //注册字符设备，此处不详解 return 0; exit_detach: i2c_detach_client(new_client); exit_kfree: kfree(chip); exit: return err; } i2c_check_functionality用来判定设配器的能力，这一点非常重要。你也可以直接查看对应设配器的能力，如 static const struct i2c_algorithm smbus_algorithm = { .smbus_xfer= i801_access, .functionality= i801_func, }; static u32 i801_func(struct i2c_adapter *adapter) { return I2C_FUNC_SMBUS_QUICK | I2C_FUNC_SMBUS_BYTE | I2C_FUNC_SMBUS_BYTE_DATA | I2C_FUNC_SMBUS_WORD_DATA | I2C_FUNC_SMBUS_BLOCK_DATA | I2C_FUNC_SMBUS_WRITE_I2C_BLOCK | (isich4 ? I2C_FUNC_SMBUS_HWPEC_CALC : 0); }
● 字符驱动的具体实现
struct file_operations pca953x_fops = { .owner = THIS_MODULE, .ioctl= pca953x_ioctl, .open= pca953x_open, .release =pca953x_release, };
字符设备驱动本身没有什么好说的，这里主要想说一下，如何在驱动中调用i2c设配器帮我们完成数据传输。
目前设配器主要支持两种传输方法：smbus_xfer和master_xfer。一般来说，如果设配器支持了master_xfer那么它也可以模拟支持smbus的传输。但如果只实现smbus_xfer，则不支持一些i2c的传输。
int (*master_xfer)(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);
master_xfer中的参数设置，和前面的用户空间编程一致。现在只是要在驱动中构建相关的参数然后调用i2c_transfer来完成传输既可。
int i2c_transfer(struct i2c_adapter * adap, struct i2c_msg *msgs, int num) smbus_xfer中的参数设置及调用方法如下： static int pca953x_write_reg(struct pca953x_chip *chip, int reg, uint16_t val) { int ret; ret = i2c_smbus_write_word_data(chip->client, reg << 1, val); if (ret < 0) { dev_err(&chip->client->dev, "failed writing register\n"); return -EIO; } return 0; }
上面函数完成向芯片的地址为reg的寄存器写一个16bit的数据。i2c_smbus_write_word_data的实现如下：
s32 i2c_smbus_write_word_data(struct i2c_client *client, u8 command, u16 value) { union i2c_smbus_data data; data.word = value; return i2c_smbus_xfer(client->adapter,client->addr,client->flags, I2C_SMBUS_WRITE,command, I2C_SMBUS_WORD_DATA,&data); }
从中可以看出smbus传输一个16位数据的方法。其它操作如：字符写、字符读、字读、块操作等，可以参考内核的i2c-core.c中提供的方法。
● 注销i2c_driver
static void __exit pca953x_exit(void) { i2c_del_driver(&pca953x_driver); } module_exit(pca953x_exit);
● detach_client动作
顺序调用内核中注册的适配器来断开我们注册过的i2c设备。此过程通过调用i2c_driver中的attach_adapter方法完成的。具体实现形式如下：
static int pca953x_detach_client(struct i2c_client *client) { int err; struct pca953x_chip *data; if ((err = i2c_detach_client(client)))//断开i2c_client return err; data=i2c_get_clientdata(client); cdev_del(&(data->cdev)); unregister_chrdev_region(MKDEV(pca953x_major, 0), 1); kfree(data->client); kfree(data); return 0; }
（2） Probe方式（new style）
● 构建i2c_driver
和LEGACY方式一样，也需要构建i2c_driver，但是内容有所不同。
static struct i2c_driver pca953x_driver = { .driver = { .name= "pca953x", }, .probe= pca953x_probe, //当有i2c_client和i2c_driver匹配时调用 .remove= pca953x_remove,//注销时调用 .id_table= pca953x_id,//匹配规则 };
● 注册i2c_driver
static int __init pca953x_init(void) { return i2c_add_driver(&pca953x_driver); } module_init(pca953x_init);
在注册i2c_driver的过程中，是将driver注册到了i2c_bus_type的总线上。此总线的匹配规则是：
static const struct i2c_device_id *i2c_match_id(const struct i2c_device_id *id, const struct i2c_client *client) { while (id->name[0]) { if (strcmp(client->name, id->name) == 0) return id; id++; } return NULL; }
可以看出是利用i2c_client的名称和id_table中的名称做匹配的。本驱动中的id_table为
static const struct i2c_device_id pca953x_id[] = { { "pca9534", 8, }, { "pca9535", 16, }, { "pca9536", 4, }, { "pca9537", 4, }, { "pca9538", 8, }, { "pca9539", 16, }, { "pca9554", 8, }, { "pca9555", 16, }, { "pca9557", 8, }, { "max7310", 8, }, { } };
看到现在我们应该会有这样的疑问，在Adapter模式中，i2c_client是我们自己构造出来的，而现在的i2c_client是从哪来的呢？看看下面的解释
● 注册i2c_bOArd_info
对于Probe模式，通常在平台代码中要完成i2c_board_info的注册。方法如下：
static struct i2c_board_info __initdata test_i2c_devices[] = { { I2C_BOARD_INFO("pca9555", 0x27),//pca9555为芯片名称，0x27为芯片地址 .platform_data = &pca9555_data, }, { I2C_BOARD_INFO("mt9v022", 0x48), .platform_data = &iclink[0], /* With extender */ }, { I2C_BOARD_INFO("mt9m001", 0x5d), .platform_data = &iclink[0], /* With extender */ }, }; i2c_register_board_info(0, test_i2c_devices,ARRAY_SIZE(test_i2c_devices)); //注册
i2c_client就是在注册过程中构建的。但有一点需要注意的是i2c_register_board_info并没有EXPORT_SYMBOL给模块使用。
● 字符驱动注册
在Probe方式下，添加字符驱动的位置在pca953x_probe中。
static int __devinit pca953x_probe(struct i2c_client *client,const struct i2c_device_id *id) { …… /****字符设备驱动注册位置****/ …… return 0; }
● 注销i2c_driver
static void __exit pca953x_exit(void) { i2c_del_driver(&pca953x_driver); } module_exit(pca953x_exit);
● 注销字符设备驱动
在Probe方式下，注销字符驱动的位置在pca953x_remove中。
static int __devinit pca953x_remove (struct i2c_client *client) { …… /****字符设备驱动注销的位置****/ …… return 0; }
● I2C设备的数据交互方法(即：调用适配器操作设备的方法)和Adapter方式下相同。
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