嵌入式linux系统下i2c设备驱动程序的开发

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1、嵌入式Linux系统下I2C设备驱动程序的开发【摘要】I2C总线是一种很通用的总线，具有简单、高效等特点，广泛应用在各种消费类电子产品及音视频设备上，在嵌入式系统的开发屮也经常用到。本文分析了嵌入式linux系统中12C驱动程序的结构，并结合一个具休的12C时钟芯片DS1307,说明在嵌入式linux系统下开发I2C设备驱动程序的一般流程。【关键字】I2C总线嵌入式linux驱动开发1、I2C总线简介12C（Inter-IntegratedCircuit）总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线最

2、主要的优点就是简单性和有效性。1I2C总线工作原理I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，齐种被控制器件均并联在这条总线上，每个器件都有一个唯一的地址识别，可以作为总线上的一个发送器伴或接收器件（具体由器件的功能决定）［1］。I2C总线的接口电路结构如图1所力£o上拉（SDA电阻'•+VCC①SCL干肚申:辛TF垸网sci一L綸人匕scly军岀L输人*—DATAy输岀L:aif■■■■•乩comSCI1—綸人匕sei・Y输岀—■1DATArJDATA虫辂出*■器件1器件2图1I2C总线接口电路［1］ࠀI2C总线的几种信号状态［1］空闲

3、状态：SDA和SCL都为高电平。开始条件（S）：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。结束条件（P）：SCL为低电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。数据有效：在SCL的高电平期间，SDA保持稳定，数据有效。SDA的改变只能发生在SCL的底电平期间。ACK信号：数据传输的过程中，接收器件每接收一个字节数据要产生一个ACK信号，向发送器件发出特定的低电平脉冲，表示已经收到数据。3I2C总线基本操作I2C总线必须由主器件（通常为微控制器）控制，主器件产生串行时钟（SCL）,同时控制总线的传输方向，并产生开始和停止条件。

4、数据传输中，首先主器件产生开始条件，随后是器件的控制字节（前七位是从器件的地址，最后一位为读写位）。接下来是读写操作的数据，以及ACK响应信号。数据传输结束时，主器件产生停止条件［1］。具体的过程如图2所示。图2完整的I2C数据传输过程［1］2・Linux下I2C驱动程序的分析1Linux系统I2C驱动的层次结构Linux系统对I2C设备具有很好的支持，Linux系统下的I2C驱动程序从逻辑上可以分为3个部分：1.I2C总线的驱动I2Ccore:实现对I2C总线、I2Cadapter及I2Cdriver的管理。2.I2C控制器的骡动I2Cadapt

5、er：针对不同类型的I2C控制器,实现对I2C总线访问的具体方法。3.I2C设备的驱动T2Cdriver:针对特定的I2C设备，实现具体的功能，包括read,write以及ioctl等对用户层操作的接口。这三个部分的层次关系如图3和图4所示。LinuxkernelI2CCoreI2CI2Cadapterdriver注册管理2I2C总线驱动I2CcoreI2Ccore是Linux内核用来维护和管理的I2C的核心部分,其中维护了两个静态的List,分别记录系统中的T2Cdriver结构和T2Cadapter结构。T2Ccore提供接口函数,允许一个I2

6、Cadatpcr,I2Cdriver和I2Cclient初始化时在I2Ccom中进行注册，以及退出时进行注销。同时还提供了I2C总线读写访问的一般接口（具体的实现在与12C控制器相关的12Cadapter中实现），主要应用在I2C设备駆动中。I2C控制器的驱动I2CadapterT2Cadapter是针对不同类型T2C控制器硬件，实现比较底层的对T2C总线访问的貝•体方法。I2Cadapter构造一个对I2Ccore层接口的数据结构，并通过接口函数向12Ccore注册一个控制器。I2Cadapter主要实现对I2C总线访问的算法，iic_xfer（

7、）函数就是I2Cadapter底层对I2C总线读写方法的实现。同吋I2Cadpter屮还实现了对I2C控制器屮断的处理函数。2.4I2C设备的驱动I2Cdriver12Cdriver中捉供了一个通用的12C设备的驱动程序，实现了字符类型设备的访问接口，对设备的具体访问是通过I2Cadapter来实现的。I2Cdriver构造一个对I2Ccore层接口的数据结构，通过接口函数向I2CCore注册一-个I2C设备驱动。同时T2Cdriver构造一个对用户层接口的数据结构，并通过接口函数向内核注册为一个主设备号为89的字符类型设备。12Cdriver实现

8、用户层对12C设备的访问，包括open,read,write,ioctl,release等常规文件操作，我们可以通过ope