使用GPIO口模擬I2C匯流排並掛載設備
前言：
在許多情況下,我們並沒有足夠的I2C匯流排,本文主在介紹如何利用Linux內核中的i2c-gpio模塊,利用2條GPIO線模擬i2c匯流排,並掛載設備.
思路：
先通過對i2c-gpio所定義的結構體初始化(包括初始化i2c的2條線,頻率,timeout等)並將i2c-gpio模塊編譯進內核,實現用GPIO_X,GPIO_Y 2條GPIO線註冊新的i2c匯流排.此時這個模塊對i2c設備是透明的,及掛在這2條GPIO線的i2c設備可以直接使用Linux內核通用的i2c設備註冊,傳輸和註銷等方法.
步驟：
首先確認在註冊i2c-gpio模塊前,所要用到的2條GPIO口是沒有被系統其它地方所調用的.
在每個系統平台啟動時,都會打開一系列的設備,他們通常實現在arch/目錄下相應的平檯子目錄中的例如setup.c,devices.c文件中,在這裡我們進行i2c匯流排的註冊以及設備的掛載.i2c-gpio定義的結構在include/linux/i2c-gpio.h中：
| /** * struct i2c_gpio_platform_data - Platform-dependent data for i2c-gpio * @sda_pin: GPIO pin ID to use for SDA * @scl_pin: GPIO pin ID to use for SCL * @udelay: signal toggle delay. SCL frequency is (500 / udelay) kHz * @timeout: clock stretching timeout in jiffies. If the slave keeps * SCL low for longer than this, the transfer will time out. * @sda_is_open_drain: SDA is configured as open drain, i.e. the pin * isn't actively driven high when setting the output value high. * gpio_get_value() must return the actual pin state even if the * pin is configured as an output. * @scl_is_open_drain: SCL is set up as open drain. Same requirements * as for sda_is_open_drain apply. * @scl_is_output_only: SCL output drivers cannot be turned off. */ struct i2c_gpio_platform_data { unsigned int sda_pin; unsigned int scl_pin; int udelay; int timeout; unsigned int sda_is_open_drain:1; unsigned int scl_is_open_drain:1; unsigned int scl_is_output_only:1; }; |
其中sda_pin和scl_pin分別是i2c匯流排的數據線和時鐘線,在i2c-gpio中會通過gpio_request函數對這2個口進行申請,udelay和timeout如果不設初值,i2c-gpio中會自動將其設為默認值.
| if (pdata->udelay) bit_data->udelay = pdata->udelay; else if (pdata->scl_is_output_only) bit_data->udelay = 50; /* 10 kHz */ else bit_data->udelay = 5; /* 100 kHz */ if (pdata->timeout) bit_data->timeout = pdata->timeout; else bit_data->timeout = HZ / 10; /* 100 ms */ |
初始化這個結構體后再將其裝入platform_device結構體,方便註冊：
| static struct platform_device i2c_device = { .name = "device-name", .id = your-id, .dev = { .platform_data = &i2c_data, // i2c_gpio_platform_data }, }; |
註冊i2c-gpio設備
將i2c設備掛入我們註冊的匯流排：
| platform_device_register(&i2c_device); |
| static struct i2c_board_info i2c_device[] = { { I2C_BOARD_INFO("name", i2c_device_addr), } }; i2c_register_board_info(your-id, i2c_device, ARRAY_SIZE(i2c_device)); |
此時我們就可以在i2c設備的驅動程序中通過遍歷所在i2c匯流排,得到其所在的地址i2c_device_addr.
在i2c驅動中,需要註冊一個i2c_driver的結構體,例如：
| static const struct i2c_device_id lis35de_id[] = { { "lis35de", 0 }, { } }; static struct i2c_driver st_lis35de_driver = { .probe = st_lis35de_probe, .remove = st_lis35de_remove, .suspend = st_lis35de_suspend, .resume = st_lis35de_resume, .id_table = lis35de_id, .driver = { .name = "lis35de", }, }; static int __init st_lis35de_init(void) { printk(KERN_INFO "st_lis35de_init\n"); return i2c_add_driver(&st_lis35de_driver); } |
在init時用i2c_add_driver(&st_lis35de_driver),此時將會對所在i2c匯流排進行遍歷並得到該設備的適配器等信息,主要目的即是使驅動得到自己的
i2c_client,在這個i2c_client中,已經有了該i2c設備的地址等信息,我們在驅動中定義一個新的i2c_client全局變數,把得到的這個i2c_client傳給這個全局變數,從而可以繼續後面的i2c操作. 此時我們就可以使用通用的i2c讀寫操作了.
總結：
直接用GPIO口模擬I2C時序和利用內核模塊
i2c-gpio虛擬i2c匯流排的區別：1． 用GPIO口模擬I2C時序不需要在系統啟動時註冊I2C匯流排,只需要在I2C設備驅動中單獨實現.用i2c-gpio模塊虛擬i2c匯流排需要在系統啟動時註冊新的I2C匯流排,並將i2c設備掛載到新的i2c匯流排,涉及的範圍較廣.
2． 用GPIO口模擬I2C時序,代碼操作較繁瑣,且不方便掛載多個
i2c設備.用i2c-gpio模塊可以完全模擬i2c匯流排,可以掛載多個設備.3． 在i2c讀寫操作時,用GPIO口模擬I2C時序需要每次根據讀/寫操作發送器件地址<<1 1/0,然後再發送寄存器地址.用i2c-gpio模塊相當於直接在i2c匯流排上操作,在系統啟動掛載i2c設備時已經告訴了i2c匯流排它的地址,在該設備自己的驅動中,只需要通過i2c_add_driver操作即可以得到其地址等諸多信息,讀寫操作只需要發送寄存器地址即可.
附：i2c一般的讀寫操作
| #include <linux/i2c.h> /* 讀操作： */ static int i2c_RxData(char *rxData, int length) { struct i2c_msg msgs[] = { /* 把1個位元組的i2c設備寄存器地址告訴匯流排 */ { .addr = client->addr, .flags = 0, //寫操作 .len = 1, .buf = rxData, }, /* 從匯流排讀取length個位元組的數據,存入rxData */ { .addr =client ->addr, .flags = I2C_M_RD, //I2C_M_RD在i2c.h中被定義為1,讀操作 .len = length, .buf = rxData, }, }; if (i2c_transfer(client->adapter, msgs, 2) < 0) { /* 傳輸並判斷是否傳輸錯誤 */ printk(KERN_ERR "I2C_RxData: transfer error\n"); return -EIO; } else return 0; } /* 寫操作 */ static int i2c_TxData(char *txData, int length) { struct i2c_msg msg[] = { /* 第1個位元組是器件寄存器地址,後面的位元組是寫入的數據 */ { .addr = client->addr, .flags = 0, .len = length, .buf = txData, }, }; if (i2c_transfer(client->adapter, msg, 1) < 0) { printk(KERN_ERR "I2C_TxData: transfer error\n"); return -EIO; } else return 0; } |
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