基于Linux的mpu6050驱动的实现

FPGA之家 2022-10-17 2355

描述

　　　I2C Linux驱动篇

　　本篇讲解mpu6050基于Linux的驱动的实现。

　　Linux I2C架构

　　Linux内核已经为我们编写好了I2C的架构，从设备信息可以在内核文件中直接写死，也可以通过设备树来提供，我们只需要实现i2c_driver，然后注册到i2c架构中即可。

　　i2c的内核架构源码位于：

　　driversi2c

　　I2C核心（i2c_core）

　　I2C核心维护了i2c_bus结构体，提供了I2C总线驱动和设备驱动的注册、注销方法，维护了I2C总线的驱动、设备链表，实现了设备、驱动的匹配探测。此部分代码由Linux内核提供。

　　I2C总线驱动

　　I2C总线驱动维护了I2C适配器数据结构（i2c_adapter）和适配器的通信方法数据结构（i2c_algorithm）。所以I2C总线驱动可控制I2C适配器产生start、stop、ACK等。此部分代码由具体的芯片厂商提供，比如Samsung、高通。

　　I2C设备驱动

　　I2C设备驱动主要维护两个结构体：i2c_driver和i2c_client，实现和用户交互的文件操作集合fops、cdev等。此部分代码就是驱动开发者需要完成的。

　　Linux内核中描述I2C的四个核心结构体

　　1）i2c_client—挂在I2C总线上的I2C从设备

　　每一个i2c从设备都需要用一个i2c_client结构体来描述，i2c_client对应真实的i2c物理设备device。

　　适配器

　　但是i2c_client不是我们自己写程序去创建的，而是通过以下常用的方式自动创建的：

　　方法一：分配、设置、注册i2c_board_info

　　方法二：获取adapter调用i2c_new_device

　　方法三：通过设备树（devicetree）创建

　　方法1和方法2通过platform创建，这两种方法在内核3.0版本以前使用所以在这不详细介绍；方法3是最新的方法，3.0版本之后的内核都是通过这种方式创建的，文章后面的案例就按方法3。

　　2）i2c_adapter

　　I2C总线适配器，即soc中的I2C总线控制器，硬件上每一对I2C总线都对应一个适配器来控制它。在Linux内核代码中，每一个adapter提供了一个描述它的结构（struct i2c_adapter），再通过i2c core层将i2c设备与i2c adapter关联起来。主要用来完成i2c总线控制器相关的数据通信，此结构体在芯片厂商提供的代码中维护。

　　适配器

　　3）i2c_algorithm

　　I2C总线数据通信算法，通过管理I2C总线控制器，实现对I2C总线上数据的发送和接收等操作。亦可以理解为I2C总线控制器（适配器adapter）对应的驱动程序，每一个适配器对应一个驱动程序，用来描述适配器和设备之间的通信方法，由芯片厂商去实现的。

　　适配器

　　4）i2c_driver

　　用于管理I2C的驱动程序和i2c设备（client）的匹配探测，实现与应用层交互的文件操作集合fops、cdev等。

　　适配器

　　设备树

　　1. 硬件电路图如下：

　　适配器

　　由上图所示硬件使用的是I2C通道5，

　　适配器

　　2. 查找exnos4412的datasheet 29.6.1节，对应的基地址为0x138B0000。

　　适配器

　　3. 由上图可知中断引脚复用的是GPX3_3。

　　4. 在上一篇中，我们已经得到mpu6050从设备地址为0x68。

linux内核中三星已经为I2C控制器和设备节点的编写提供了说明手册：

G:linux-3.14-fs4412Documentationdevicetreebindingsi2ci2c-s3c2410.txt

该文档提供了一个具体范例，如下：

Example:


  i2c@13870000 {
    compatible = "samsung,s3c2440-i2c";
    reg = <0x13870000 0x100>;
    interrupts = <345>;
    samsung,i2c-sda-delay = <100>;
    samsung,i2c-max-bus-freq = <100000>;
    /* Samsung GPIO variant begins here */
    gpios = <&gpd1 2 0 /* SDA */
       &gpd1 3 0 /* SCL */>;
    /* Samsung GPIO variant ends here */
    /* Pinctrl variant begins here */
    pinctrl-0 = <&i2c3_bus>;
    pinctrl-names = "default";
    /* Pinctrl variant ends here */
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;


    wm8994@1a {
      compatible = "wlf,wm8994";
      reg = <0x1a>;
    };
  };

注意：三星的exynos4412的i2c控制器驱动仍然沿用了s3c2410的驱动。

综上，最终I2C设备树节点编写如下：

   i2c@138B0000 {          基地址是 138B0000    
       samsung,i2c-sda-delay = <100>;
       samsung,i2c-max-bus-freq = <20000>;
       pinctrl-0 =<&i2c5_bus>;            通道5
       pinctrl-names = "default";
       status = "okay";
       mpu6050-3-asix@68 {
           compatible = "invensense,mpu6050";
           reg= <0x68>;           从设备地址
           interrupt-parent = <&gpx3>;   中断父节点
           interrupts= <3  2>;    中断index=3，中断触发方式：下降沿触发
       };
     };

其中外面节点 i2c@138B0000{}是i2c控制器设备树信息，子节点

mpu6050-3-asix@68{}是从设备mpu6050的设备树节点信息。

【注意】关于设备树的编译烧录，本篇不做详细说明，后续会开一篇详细讲述设备树的使用。

结构体之间关系如下：

适配器

1. 设备树节点分为控制器和从设备两部分，控制器节点信息会通过platform总线与控制器驱动匹配，控制器驱动已经由内核提供，结构体如下：

static struct platform_driver s3c24xx_i2c_driver = {
  .probe    = s3c24xx_i2c_probe,
  .remove    = s3c24xx_i2c_remove,
  .id_table  = s3c24xx_driver_ids,
  .driver    = {
    .owner  = THIS_MODULE,
    .name  = "s3c-i2c",
    .pm  = S3C24XX_DEV_PM_OPS,
    .of_match_table = of_match_ptr(s3c24xx_i2c_match),
  },
};
#ifdef CONFIG_OF
static const struct of_device_id s3c24xx_i2c_match[] = {
  { .compatible = "samsung,s3c2410-i2c", .data = (void *)0 },
  { .compatible = "samsung,s3c2440-i2c", .data = (void *)QUIRK_S3C2440 },
  { .compatible = "samsung,s3c2440-hdmiphy-i2c",
    .data = (void *)(QUIRK_S3C2440 | QUIRK_HDMIPHY | QUIRK_NO_GPIO) },
  { .compatible = "samsung,exynos5440-i2c",
    .data = (void *)(QUIRK_S3C2440 | QUIRK_NO_GPIO) },
  { .compatible = "samsung,exynos5-sata-phy-i2c",
    .data = (void *)(QUIRK_S3C2440 | QUIRK_POLL | QUIRK_NO_GPIO) },
  {},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, s3c24xx_i2c_match);
#endif

2. 从设备节点信息最终会通过i2c_bus与i2c_driver匹配，i2c_driver需要由开发者自己注册，并实现字符设备接口和创建设备节点/dev/mpu6050；

3. 用户通过字符设备节点/dev/mpu6050调用内核的注册的接口函数mpu6050_read_byte、mpu6050_write_byte；

4. 内核的i2c core模块提供了i2c协议相关的核心函数，在实现读写操作的时候，需要通过一个重要的函数i2c_transfer()，这个函数是i2c核心提供给设备驱动的，通过它发送的数据需要被打包成i2c_msg结构，这个函数最终会回调相应i2c_adapter->i2c_algorithm->master_xfer()接口将i2c_msg对象发送到i2c物理控制器。

【注】实例所用soc是exynos4412，为三星公司所出品，所以i2c控制器设备树节点信息可以参考linux内核根目录以下件：

Documentationdevicetreebindingsi2ci2c-s3c2410.txt。

不同的公司设计的i2c控制器设备树节点信息填写格式不尽相同，需要根据具体产品填写。

编写驱动代码

分配、设置、注册i2c_driver结构体

适配器

i2c总线驱动模型属于设备模型中的一类，同样struct i2c_driver结构体继承于struct driver，匹配方法和设备模型中讲的一样，这里要去匹配设备树，所以必须实现i2c_driver结构体中的driver成员中的of_match_table成员：

适配器

如果和设备树匹配成功，那么就会调用probe函数

适配器

实现文件操作集合

适配器

如何填充i2c_msg？

根据mpu6050的datasheet可知，向mpu6050写入1个data和读取1个值的时序分别如下图所示。

适配器

基于Linux的i2c架构编写驱动程序，我们需要用struct i2c_msg结构体来表示上述所有信息。

适配器

编写i2c_msg信息原则如下：

有几个S信号，msg数组就要有几个元素；
addr为从设备地址，通过i2c总线调用注册的probe函数的参数i2c_client传递下来；
len的长度不包括S、AD、ACK、P；
buf为要发送或者要读取的DATA的内存地址。

综上所述：

Single-Byte Write Sequence时序只需要1个i2c_msg,len值为2，buf内容为是RA、DATA；
Single-Byte Read Sequence时序需要2个i2c_msg,len值分别都为1，第1个msg的buf是RA，第2个msg的buf缓冲区用于存取从设备发送的DATA。

适配器

I2C内核架构分析

本章以linux3.14.0为参考, 讨论Linux中的i2c控制器驱动是如何实现的。

驱动入口

三星的i2c控制器驱动是基于platform总线实现的，struct platform_driver定义如下：

适配器

当设备树节点信息的compatible信息和注册的platform_driver.driver. of_match_table字符串会通过platform总线的macth方法进行配对，匹配成功后会调用probe函数s3c24xx_i2c_probe（）。

驱动核心结构

要理解i2c的内核架构首先必须了解一下这几个机构体：

s3c24xx_i2c

该结构体是三星i2c控制器专用结构体，描述了控制器的所有资源，包括用于等待中断唤醒的等待队列、传输i2c_msg的临时指针、记录与硬件通信的状态、中断号、控制器基地址、时钟、i2c_adapter、设备树信息pdata等。i2c控制器初始化的时候会为该控制器创建该结构体变量，并初始化之。

i2c_adapter

对象实现了一组通过一个i2c控制器发送消息的所有信息, 包括时序, 地址等等, 即封装了i2c控制器的"控制信息"。它被i2c主机驱动创建, 通过clien域和i2c_client和i2c_driver相连, 这样设备端驱动就可以通过其中的方法以及i2c物理控制器来和一个i2c总线的物理设备进行交互。

i2c_algorithm

描述一个i2c主机的发送时序的信息，该类的对象algo是i2c_adapter的一个域，其中注册的函数master_xfer()最终被设备驱动端的i2c_transfer()回调。

i2c_msg

描述一个在设备端和主机端之间进行流动的数据, 在设备驱动中打包并通过i2c_transfer()发送。相当于skbuf之于网络设备，urb之于USB设备。

这几个结构体之间关系：

适配器

i2c_client

描述一个挂接在硬件i2c总线上的设备的设备信息，即i2c设备的设备对象，与i2c_driver对象匹配成功后通过detected和i2c_driver以及i2c_adapter相连，在控制器驱动与控制器设备匹配成功后被控制器驱动通过i2c_new_device()创建。从设备所挂载的i2c控制器会在初始化的时候保存到成员adapter。

i2c_driver

描述一个挂接在硬件i2c总线上的设备的驱动方法，即i2c设备的驱动对象，通过i2c_bus_type和设备信息i2c_client匹配，匹配成功后通过clients和i2c_client对象以及i2c_adapter对象相连。

适配器

如上图所示：Linux内核维护了i2c bus总线，所有的i2c从设备信息都会转换成i2c_client,并注册到i2c总线,没有设备的情况下一般填写在一下文件中：

linux-3.14-fs4412archarmmach-s5pc100 Mach-smdkc100.c

适配器

内核启动会将i2c_board_info结构体转换成i2c_client。

有设备树的情况下，内核启动会自动将设备树节点转换成i2c_client。

i2c_adapter

我首先说i2c_adapter, 并不是编写一个i2c设备驱动需要它, 通常我们在配置内核的时候已经将i2c控制器的设备信息和驱动已经编译进内核了, 就是这个adapter对象已经创建好了, 但是了解其中的成员对于理解i2c驱动框架非常重要, 所有的设备驱动都要经过这个对象的处理才能和物理设备通信

//include/linux/i2c.h

适配器

428-->这个i2c控制器需要的控制算法, 其中最重要的成员是master_xfer()接口, 这个接口是硬件相关的, 里面的操作都是基于具体的SoC i2c寄存器的, 它将完成将数据发送到物理i2c控制器的"最后一公里"

436-->表示这个一个device, 会挂接到内核中的链表中来管理, 其中的

443-->这个节点将一个i2c_adapter对象和它所属的i2c_client对象以及相应的i2c_driver对象连接到一起

下面是2个i2c-core.c提供的i2c_adapter直接相关的操作API, 通常也不需要设备驱动开发中使用。

Adapter初始化

i2c控制器设备树节点信息通过platform总线传递下来，即参数pdev。probe函数主要功能是初始化adapter，申请i2c控制器需要的各种资源，同时通过设备树节点初始化该控制器下的所有从设备，创建i2c_client结构体。

ps3c24xx_i2c_probe

static int s3c24xx_i2c_probe(struct platform_device *pdev)

{

struct s3c24xx_i2c *i2c;//最重要的结构体

//保存设备树信息

struct s3c2410_platform_i2c *pdata = NULL;

struct resource *res;

int ret;

if (!pdev->dev.of_node) {

pdata = dev_get_platdata(&pdev->dev);

if (!pdata) {

dev_err(&pdev->dev, "no platform data ");

return -EINVAL;

}

/*为结构体变量i2c分配内存*/

i2c = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(struct s3c24xx_i2c), GFP_KERNEL);

if (!i2c) {

dev_err(&pdev->dev, "no memory for state ");

return -ENOMEM;

}

i2c->pdata = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*pdata), GFP_KERNEL);

if (!i2c->pdata) {

dev_err(&pdev->dev, "no memory for platform data ");

return -ENOMEM;

}

/*i2c控制器的一些特殊行为

#define QUIRK_S3C2440 (1 << 0)

#define QUIRK_HDMIPHY (1 << 1)

#define QUIRK_NO_GPIO (1 << 2)

#define QUIRK_POLL (1 << 3)

其中bite：3如果采用轮训方式与底层硬件通信值为1，中断方式值为0*/

i2c->quirks = s3c24xx_get_device_quirks(pdev);

if (pdata)

memcpy(i2c->pdata, pdata, sizeof(*pdata));

else

s3c24xx_i2c_parse_dt(pdev->dev.of_node, i2c);

strlcpy(i2c->adap.name, "s3c2410-i2c", sizeof(i2c->adap.name));

i2c->adap.owner = THIS_MODULE;

/*为i2c_msg传输方法赋值，*/

i2c->adap.algo = &s3c24xx_i2c_algorithm;

i2c->adap.retries = 2;

i2c->adap.class = I2C_CLASS_HWMON | I2C_CLASS_SPD;

i2c->tx_setup = 50;

//初始化等待队列，该等待队列用于唤醒读写数据的进程

init_waitqueue_head(&i2c->wait);

/* find the clock and enable it */

i2c->dev = &pdev->dev;

//获取时钟

i2c->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, "i2c");

if (IS_ERR(i2c->clk)) {

dev_err(&pdev->dev, "cannot get clock ");

return -ENOENT;

}

dev_dbg(&pdev->dev, "clock source %p ", i2c->clk);

/* map the registers */

//通过pdev得到i2c控制器的寄存器地址资源

res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);

//映射i2c控制器的物理基地址为虚拟基地址

i2c->regs = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);

if (IS_ERR(i2c->regs))

return PTR_ERR(i2c->regs);

dev_dbg(&pdev->dev, "registers %p (%p) ",

i2c->regs, res);

/* setup info block for the i2c core */

/*将结构体变量i2c保存到i2c_adapter的私有变量指针algo_data，

编写i2c设备驱动可以通过adapter指针找到结构体i2c*/

i2c->adap.algo_data = i2c;

i2c->adap.dev.parent = &pdev->dev;

i2c->pctrl = devm_pinctrl_get_select_default(i2c->dev);

/* inititalise the i2c gpio lines */

//得到i2c复用的gpio引脚并初始化

if (i2c->pdata->cfg_gpio) {

i2c->pdata->cfg_gpio(to_platform_device(i2c->dev));

} else if (IS_ERR(i2c->pctrl) && s3c24xx_i2c_parse_dt_gpio(i2c)) {

return -EINVAL;

}

/* initialise the i2c controller */

clk_prepare_enable(i2c->clk);

/*将从设备地址写入寄存器S3C2410_IICADD，同时初始化时钟频率*/

ret = s3c24xx_i2c_init(i2c);

clk_disable_unprepare(i2c->clk);

if (ret != 0) {

dev_err(&pdev->dev, "I2C controller init failed ");

return ret;

}

/* find the IRQ for this unit (note, this relies on the init call to

* ensure no current IRQs pending

if (!(i2c->quirks & QUIRK_POLL)) {

/*从plat_device中获得中断号*/

i2c->irq = ret = platform_get_irq(pdev, 0);

if (ret <= 0) {

dev_err(&pdev->dev, "cannot find IRQ ");

return ret;

}

/*注册中断处理函数s3c24xx_i2c_irq()*/

ret = devm_request_irq(&pdev->dev, i2c->irq, s3c24xx_i2c_irq, 0,

dev_name(&pdev->dev), i2c);

if (ret != 0) {

dev_err(&pdev->dev, "cannot claim IRQ %d ", i2c->irq);

return ret;

}

ret = s3c24xx_i2c_register_cpufreq(i2c);

if (ret < 0) {

dev_err(&pdev->dev, "failed to register cpufreq notifier ");

return ret;

}

/* Note, previous versions of the driver used i2c_add_adapter()

* to add the bus at any number. We now pass the bus number via

* the platform data, so if unset it will now default to always

* being bus 0.

/*保存i2c控制器的通道号，本例是bus 5*/

i2c->adap.nr = i2c->pdata->bus_num;

i2c->adap.dev.of_node = pdev->dev.of_node;

//注册adapter

ret = i2c_add_numbered_adapter(&i2c->adap);

if (ret < 0) {

dev_err(&pdev->dev, "failed to add bus to i2c core ");

s3c24xx_i2c_deregister_cpufreq(i2c);

return ret;

}

/*保存私有变量i2c到pdev->dev->p->driver_data*/

platform_set_drvdata(pdev, i2c);

pm_runtime_enable(&pdev->dev);

pm_runtime_enable(&i2c->adap.dev);

dev_info(&pdev->dev, "%s: S3C I2C adapter ", dev_name(&i2c->adap.dev));

return 0;

}

i2c_add_numbered_adapter

老版本的注册函数为i2c_add_adapter()新的版本对该函数做了封装，将i2c控制的通道号做了注册，默认情况下nr值为0.

i2c_add_numbered_adapter->__i2c_add_numbered_adapter-> i2c_register_adapter

int   i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap)
{
       if (adap->nr == -1) /* -1 means   dynamically assign bus id */
              return i2c_add_adapter(adap);
       return __i2c_add_numbered_adapter(adap);
}

i2c_add_adapter

static int i2c_register_adapter(struct i2c_adapter *adap)

{

int res = 0;

/* Can't register until after driver model init */

if (unlikely(WARN_ON(!i2c_bus_type.p))) {

res = -EAGAIN;

goto out_list;

}

/* Sanity checks */

if (unlikely(adap->name[0] == '�')) {

pr_err("i2c-core: Attempt to register an adapter with "

"no name! ");

return -EINVAL;

}

if (unlikely(!adap->algo)) {

pr_err("i2c-core: Attempt to register adapter '%s' with "

"no algo! ", adap->name);

return -EINVAL;

}

rt_mutex_init(&adap->bus_lock);

mutex_init(&adap->userspace_clients_lock);

INIT_LIST_HEAD(&adap->userspace_clients);

/* Set default timeout to 1 second if not already set */

if (adap->timeout == 0)

adap->timeout = HZ;

//设置adapter名字,本例注册后会生成以下节点/dev/i2c-5

dev_set_name(&adap->dev, "i2c-%d", adap->nr);

adap->dev.bus = &i2c_bus_type;

adap->dev.type = &i2c_adapter_type;

res = device_register(&adap->dev);

if (res)

goto out_list;

dev_dbg(&adap->dev, "adapter [%s] registered ", adap->name);

#ifdef CONFIG_I2C_COMPAT

res = class_compat_create_link(i2c_adapter_compat_class, &adap->dev,

adap->dev.parent);

if (res)

dev_warn(&adap->dev,

"Failed to create compatibility class link ");

#endif

/* bus recovery specific initialization */

/*初始化sda、scl，通常这两个引脚会复用gpio引脚*/

if (adap->bus_recovery_info) {

struct i2c_bus_recovery_info *bri = adap->bus_recovery_info;

if (!bri->recover_bus) {

dev_err(&adap->dev, "No recover_bus() found, not using recovery ");

adap->bus_recovery_info = NULL;

goto exit_recovery;

}

/* Generic GPIO recovery */

if (bri->recover_bus == i2c_generic_gpio_recovery) {

if (!gpio_is_valid(bri->scl_gpio)) {

dev_err(&adap->dev, "Invalid SCL gpio, not using recovery ");

adap->bus_recovery_info = NULL;

goto exit_recovery;

}

if (gpio_is_valid(bri->sda_gpio))

bri->get_sda = get_sda_gpio_value;

else

bri->get_sda = NULL;

/*sda、scl资源赋值*/

bri->get_scl = get_scl_gpio_value;

bri->set_scl = set_scl_gpio_value;

} else if (!bri->set_scl || !bri->get_scl) {

/* Generic SCL recovery */

dev_err(&adap->dev, "No {get|set}_gpio() found, not using recovery ");

adap->bus_recovery_info = NULL;

}

exit_recovery:

/* create pre-declared device nodes */

/*通过设备树节点注册所有该控制器下的所有从设备*/

of_i2c_register_devices(adap);

acpi_i2c_register_devices(adap);

/*与动态分配的总线号相关，动态分配的总线号应该是从已经现有最大总线号基础上+1的，

这样能够保证动态分配出的总线号与板级总线号不会产生冲突

在没有设备树情况下，会基于队列__i2c_board_list, 创建i2c_client

其中节点struct i2c_board_info手动填写*/

if (adap->nr < __i2c_first_dynamic_bus_num)

i2c_scan_static_board_info(adap);

/* Notify drivers */

mutex_lock(&core_lock);

bus_for_each_drv(&i2c_bus_type, NULL, adap, __process_new_adapter);

mutex_unlock(&core_lock);

return 0;

out_list:

mutex_lock(&core_lock);

idr_remove(&i2c_adapter_idr, adap->nr);

mutex_unlock(&core_lock);

return res;

}

of_i2c_register_devices

该函数用于将从设备节点转换成i2c_client，并注册到i2c总线上。

static void of_i2c_register_devices(struct i2c_adapter *adap)

{

void *result;

struct device_node *node;

/* Only register child devices if the adapter has a node pointer set */

if (!adap->dev.of_node)

return;

dev_dbg(&adap->dev, "of_i2c: walking child nodes ");

for_each_available_child_of_node(adap->dev.of_node, node) {

struct i2c_board_info info = {};

struct dev_archdata dev_ad = {};

const __be32 *addr;

int len;

dev_dbg(&adap->dev, "of_i2c: register %s ", node->full_name);

if (of_modalias_node(node, info.type, sizeof(info.type)) < 0) {

dev_err(&adap->dev, "of_i2c: modalias failure on %s ",

node->full_name);

continue;

}

/*获取从设备的地址*/

addr = of_get_property(node, "reg", &len);

if (!addr || (len < sizeof(int))) {

dev_err(&adap->dev, "of_i2c: invalid reg on %s ",

node->full_name);

continue;

}

/*存储从设备地址*/

info.addr = be32_to_cpup(addr);

if (info.addr > (1 << 10) - 1) {

dev_err(&adap->dev, "of_i2c: invalid addr=%x on %s ",

info.addr, node->full_name);

continue;

}

/*获取中断号*/

info.irq = irq_of_parse_and_map(node, 0);

info.of_node = of_node_get(node);

info.archdata = &dev_ad;

/*获取设备树节点wakeup-source信息*/

if (of_get_property(node, "wakeup-source", NULL))

info.flags |= I2C_CLIENT_WAKE;

request_module("%s%s", I2C_MODULE_PREFIX, info.type);

/*将i2c_board_info转换成i2c_client并注册到i2c总线*/

result = i2c_new_device(adap, &info);

if (result == NULL) {

dev_err(&adap->dev, "of_i2c: Failure registering %s ",

node->full_name);

of_node_put(node);

irq_dispose_mapping(info.irq);

continue;

}

i2c_new_device ( )

将i2c_board_info转换成i2c_client并注册到Linux核心。

{

struct i2c_client *client;

int status;

/*给i2c_client分配内存*/

client = kzalloc(sizeof *client, GFP_KERNEL);

if (!client)

return NULL;

/*将adapter的地址保存到i2c_client->adapter，

在驱动函数中可以通过i2c_client找到adapter*/

client->adapter = adap;

client->dev.platform_data = info->platform_data;

if (info->archdata)

client->dev.archdata = *info->archdata;

/*保存从设备地址类型*/

client->flags = info->flags;

/*保存从设备地址*/

client->addr = info->addr;

/*保存从设备中断号*/

client->irq = info->irq;

strlcpy(client->name, info->type, sizeof(client->name));

/* Check for address validity */

/*检测从设备地址是否合法，主要检查位数*/

status = i2c_check_client_addr_validity(client);

if (status) {

dev_err(&adap->dev, "Invalid %d-bit I2C address 0x%02hx ",

client->flags & I2C_CLIENT_TEN ? 10 : 7, client->addr);

goto out_err_silent;

}

/* Check for address business */

/*检测从设备地址是否被占用，同一个控制器下同一个从设备地址只能注册一次*/

status = i2c_check_addr_busy(adap, client->addr);

if (status)

goto out_err;

/*建立从设备与适配器的父子关系*/

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;

ACPI_COMPANION_SET(&client->dev, info->acpi_node.companion);

i2c_dev_set_name(adap, client);

/*注册到Linux核心*/

status = device_register(&client->dev);

if (status)

goto out_err;

dev_dbg(&adap->dev, "client [%s] registered with bus id %s ",

client->name, dev_name(&client->dev));

return client;

out_err:

dev_err(&adap->dev, "Failed to register i2c client %s at 0x%02x "

"(%d) ", client->name, client->addr, status);

out_err_silent:

kfree(client);

return NULL;

}

i2c_msg如何传递？

核心方法i2c_transfer

l i2c_transfer()是i2c核心提供给设备驱动的发送方法, 通过它发送的数据需要被打包成i2c_msg, 这个函数最终会回调相应i2c_adapter->i2c_algorithm->master_xfer()接口将i2c_msg对象发送到i2c物理控制器，

i2c_adapte->algo在函数s3c24xx_i2c_probe（）中赋值：

适配器

该变量定义如下：

适配器

i2c_transfer()最终会调用函数s3c24xx_i2c_xfer（）；

i2c_msg中断传输

以下是一次i2c_msg传输的中断模式的大概步骤：

适配器

1． i2c_transfer()首先通过函数i2c_trylock_adapter（）尝试获得adapter的控制权。如果adapter正在忙则返回错误信息；

2． __i2c_transfer（）通过调用方法adap->algo->master_xfer(adap, msgs, num)传输i2c_msg,如果失败会尝试重新传送，重传次数最多adap->retries；

3． adap->algo->master_xfer（）就是函数s3c24xx_i2c_xfer（），该函数最终调用 s3c24xx_i2c_doxfer(i2c, msgs, num)传输信息；

4． s3c24xx_i2c_doxfer（）通过函数 s3c24xx_i2c_message_start(i2c, msgs)产生S和AD+W的信号，然后通过函数wait_event_timeout( )阻塞在等待队列i2c->wait上；

5．右上角时序mpu6050的写和读的时序，从设备回复ACK和DATA都会发送中断信号给CPU。每次中断都会调用s3c24xx_i2c_irq->i2c_s3c_irq_nextbyte,

6．最后一次中断，所有数据发送或读取完毕会调用s3c24xx_i2c_stop->s3c24xx_i2c_master_complete，通过wake_up唤醒阻塞在等待队列i2c->wait上的任务。

详细的代码流程如下：

适配器

i2c_transfer()首先通过函数i2c_trylock_adapter（）尝试获得adapter的控制权。如果adapter正在忙则返回错误信息；
__i2c_transfer（）通过调用方法adap->algo->master_xfer(adap,msgs, num)传输i2c_msg,如果失败会尝试重新传送，重传次数最多adap->retries；
adap->algo->master_xfer（）就是函数s3c24xx_i2c_xfer（），该函数最终调用 s3c24xx_i2c_doxfer(i2c, msgs, num)传输信息；
s3c24xx_i2c_doxfer（）通过函数 s3c24xx_i2c_message_start(i2c, msgs)产生S和AD+W的信号，然后通过函数wait_event_timeout()阻塞在等待队列i2c->wait上；
右上角时序mpu6050的写和读的时序，从设备回复ACK和DATA都会发送中断信号给CPU。每次中断都会调用s3c24xx_i2c_irq->i2c_s3c_irq_nextbyte,
最后一次中断，所有数据发送或读取完毕会调用s3c24xx_i2c_stop->s3c24xx_i2c_master_complete，通过wake_up唤醒阻塞在等待队列i2c->wait上的任务。

详细的代码流程如下：

适配器

对着可以根据上图代码行号一步步去跟代码，涉及到寄存器设置可以参考第一章的寄存器使用截图。

审核编辑：郭婷

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