Linux i2c驱动详细分析.

首先在S3C2440平台的初始化函数中，主要是将开发平台的设备注册进了系统，也就是将device注册到了platform虚拟的总线上，并进行了一些初始化的工作，这里我们只关注I2C的部分。

 

static void __init smdk2440_machine_init(void)

{

s3c24xx_fb_set_platdata(&smdk2440_fb_info);

s3c_i2c0_set_platdata(NULL);

 

platform_add_devices(smdk2440_devices, ARRAY_SIZE(smdk2440_devices));

smdk_machine_init();

}

 

s3c_i2c0_set_platdata（）函数将S3C2440上的I2C控制器进行了一些初始化，但是并没有写入硬件寄存器，仅仅是保存在了s3c2410_platform_i2c结构体中。

 

void __init s3c_i2c0_set_platdata(struct s3c2410_platform_i2c *pd)

{

struct s3c2410_platform_i2c *npd;

 

if (!pd)

pd = &default_i2c_data0;

 

npd = kmemdup(pd, sizeof(struct s3c2410_platform_i2c), GFP_KERNEL);

if (!npd)

printk(KERN_ERR "%s: no memory for platform data/n", __func__);

else if (!npd->cfg_gpio)

npd->cfg_gpio = s3c_i2c0_cfg_gpio;

       /* s3c_i2c0_cfg_gpio为 配置I2C控制器GPIO函数指针 */

s3c_device_i2c0.dev.platform_data = npd;

/*最后将struct device 中的platform_data指针直指向了初始化后的 s3c2410_platform_i2c结构体  */

} 

 

函数s3c_i2c0_cfg_gpio()很简单，实际上就是配置GPIO为I2C的工作模式

 

void s3c_i2c0_cfg_gpio(struct platform_device *dev)

{

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE(15), S3C2410_GPE15_IICSDA);

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPE(14), S3C2410_GPE14_IICSCL);

}

s3c_i2c0_set_platdata(struct s3c2410_platform_i2c *pd)函数实际上就是把初始化数据段中的default_i2c_data0结构体复制过来，然后对GPIO进行配置的函数指针进行了初始化。default_i2c_data0结构体如下：

static struct s3c2410_platform_i2c default_i2c_data0 __initdata = {

.flags = 0,

.slave_addr = 0x10,

.frequency = 100*1000,

.sda_delay = 100,

};

 

s3c2410_platform_i2c结构体原型如下，根据英文注释即可大致理解其意思

/**

 * struct s3c2410_platform_i2c - Platform data for s3c I2C.

 * @bus_num: The bus number to use (if possible).

 * @flags: Any flags for the I2C bus (E.g. S3C_IICFLK_FILTER).

 * @slave_addr: The I2C address for the slave device (if enabled).

 * @frequency: The desired frequency in Hz of the bus.  This is

 *                  guaranteed to not be exceeded.  If the caller does

 *                  not care, use zero and the driver will select a

 *                  useful default.

 * @sda_delay: The delay (in ns) applied to SDA edges.

 * @cfg_gpio: A callback to configure the pins for I2C operation.

 */

struct s3c2410_platform_i2c {

int bus_num;

unsigned int flags;

unsigned int slave_addr;

unsigned long frequency;

unsigned int sda_delay;

 

void (*cfg_gpio)(struct platform_device *dev);

};

 

在函数smdk2440_machine_init(void)中，调用了

platform_add_devices(smdk2440_devices, ARRAY_SIZE(smdk2440_devices));

即将smdk2440_devices结构体数组中platform_device添加到了系统中，也就是添加到了platform总线上。smdk2440_devices的具体内容如下：

 

static struct platform_device *smdk2440_devices[] __initdata = {

&s3c_device_usb,

&s3c_device_lcd,

&s3c_device_wdt,

&s3c_device_i2c0,

&s3c_device_iis,

&s3c_device_dm9000,

&s3c_device_rtc,

};

 

其中s3c_device_i2c0保存了S3C2440中的I2C控制器的一些内部资源等信息，具体内容如下：

struct platform_device s3c_device_i2c0 = {

.name   = "s3c2410-i2c",      

/*设备名,platform总线的match函数中会用设备名和驱动名的比较来绑定设备和驱动程序*/

#ifdef CONFIG_S3C_DEV_I2C1

.id   = 0,

#else

.id   = -1,

#endif

.num_resources   = ARRAY_SIZE(s3c_i2c_resource),

.resource   = s3c_i2c_resource,

};

 

其中s3c_i2c_resource结构体保存了S3C2440中I2C控制器寄存器的物理地址和中断号等具体的硬件信息。

 

static struct resource s3c_i2c_resource[] = {

[0] = {

.start = S3C_PA_IIC,

.end   = S3C_PA_IIC + SZ_4K - 1,

.flags = IORESOURCE_MEM,

},

[1] = {

.start = IRQ_IIC,

.end   = IRQ_IIC,

.flags = IORESOURCE_IRQ,

},

};

在后面注册具体设备驱动时也会添加到paltform总线上，platform总线会将具体的设备和驱动进行绑定，这样驱动就可以操作具体的设备了。platform实际上是一个虚拟的总线，本质上也是一个设备。

 

好了，上面是一些板级的硬件设备资源向系统的注册，没有设计到具体的硬件操作，在加载驱动程序时，驱动程序会根据已经注册到系统的具体设备的硬件资源进行初始化，也就是进行一些硬件操作，控制硬件设备的正常工作，下面来分析驱动程序的加载过程。

 

S3C2440平台上的I2C的驱动程序在linux/drivers/i2c/busses/i2c-s3c2410.c文件中，

在驱动的加载程序中，将platform_driver类型的s3c24xx_i2c_driver注册到了系统中。 

static int __init i2c_adap_s3c_init(void)

{

return platform_driver_register(&s3c24xx_i2c_driver);

}

 

分析platform_driver_register(&s3c24xx_i2c_driver);的源代码可知，实际上是将s3c24xx_i2c_driver注册到了platform总线上。

int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)

{

drv->driver.bus = &platform_bus_type;

/*将device_driver中的probe，remove，shutdown函数指针指向platform_driver中的函数，后面进行驱动和设备绑定后会调用probe函数 */

if (drv->probe)

drv->driver.probe = platform_drv_probe;

if (drv->remove)

drv->driver.remove = platform_drv_remove;

if (drv->shutdown)

drv->driver.shutdown = platform_drv_shutdown;

 

return driver_register(&drv->driver);

}

 

下图即为Linux 2.6中引入的设备驱动模型的结构图（只是个总体框架，并不是指这的platform总线，设备和驱动）。

 

 

 

 

总线上包括设备和驱动的集合，总线上所有设备组成双向循环链表，包含在platform_device的设备集合中，总线上所有驱动组成双向循环链表，包含在platform_dirver的驱动集合中。

platform_driver_register(struct platform_driver *drv)函数实际上是对driver_register(struct device_driver *drv)函数的一个简单封装。driver_register（）函数的调用关系如下

 

driver_register（）

—>bus_add_driver(drv);

—> driver_attach(drv);

        —> bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach);

 

bus_for_each_dev(drv->bus, NULL, drv, __driver_attach)函数会遍历总线上所有的设备，并调用__driver_attach函数，判断驱动是否和设备匹配，若匹配则将struct device中的 struct device_driver *driver指向此驱动，也就是进行了驱动和设备的绑定，若不匹配，则继续遍历下一个设备。事实上，在向总线注册设备时，同样会进行类似的操作，遍历总线上所有驱动程序，找到则进行设备与驱动程序的绑定。

static int __driver_attach(struct device *dev, void *data)

{

struct device_driver *drv = data;

/*

 * Lock device and try to bind to it. We drop the error

 * here and always return 0, because we need to keep trying

 * to bind to devices and some drivers will return an error

 * simply if it didn't support the device.

 *

 * driver_probe_device() will spit a warning if there

 * is an error.

 */

/*调用platform总线的match（）函数，即platform_match函数，判断设备和驱动是否匹配,若匹配则返真，找到对应的设备，继续执行后面的程序，若没有找到，则返回假，函数执行结束 。这里我们的I2C驱动找到了可以驱动的设备，所以会继续执行*/

if (!driver_match_device(drv, dev))

return 0;

if (dev->parent) /* Needed for USB */

down(&dev->parent->sem);

down(&dev->sem);

/*设备是否已经找到驱动？显然，这里没有找到驱动，因为设备在向系统中platform总线注册时还没有驱动注册到platform总线上，所以dev->drive = NULL */

if (!dev->driver) 

driver_probe_device(drv, dev);

up(&dev->sem);

if (dev->parent)

up(&dev->parent->sem);

 

return 0;

}

 

driver_probe_device(drv, dev)函数进行驱动与设备的绑定。

/**

 * driver_probe_device - attempt to bind device & driver together

 * @drv: driver to bind a device to

 * @dev: device to try to bind to the driver

 *

 * This function returns -ENODEV if the device is not registered,

 * 1 if the device is bound sucessfully and 0 otherwise.

 *

 * This function must be called with @dev->sem held.  When called for a

 * USB interface, @dev->parent->sem must be held as well.

 */

int driver_probe_device(struct device_driver *drv, struct device *dev)

{

int ret = 0;

 

if (!device_is_registered(dev))   //判断设备是否已经注册

return -ENODEV;

 

pr_debug("bus: '%s': %s: matched device %s with driver %s/n",

 drv->bus->name, __func__, dev_name(dev), drv->name);

ret = really_probe(dev, drv);

 

return ret;

}

 

really_probe函数中 进行device和driver的绑定，并调用用户在device_driver 中注册的probe()例程。

static int really_probe(struct device *dev, struct device_driver *drv)

{

int ret = 0;

 

atomic_inc(&probe_count);

pr_debug("bus: '%s': %s: probing driver %s with device %s/n",

 drv->bus->name, __func__, drv->name, dev_name(dev));

WARN_ON(!list_empty(&dev->devres_head));

 

/*将device中的device_driver指针指向了这个driver，即完成device和driver的绑定*/ 

dev->driver = drv;

f (driver_sysfs_add(dev)) {

printk(KERN_ERR "%s: driver_sysfs_add(%s) failed/n",

__func__, dev_name(dev));

goto probe_failed;

}

/*若总线设置了probe函数，则调用总线的probe函数，然而platform总线并没有设置 */

if (dev->bus->probe) {

ret = dev->bus->probe(dev);

if (ret)

goto probe_failed;

} 

/* 否则，调用驱动注册在device_driver里的probe，这个函数中一般进行获得硬件资源，初始化硬件等操作，这里实际调用了s3c24xx_i2c_probe函数*/

else if (drv->probe) {

ret = drv->probe(dev);

if (ret)

goto probe_failed;

}

/*将设备添加到driver所支持的设备列表中（因为一个驱动可以支持多个设备），并通知bus上的设备，表明BUS_NOTIFY_BOUND_DRIVER   */

driver_bound(dev);

ret = 1;

pr_debug("bus: '%s': %s: bound device %s to driver %s/n",

 drv->bus->name, __func__, dev_name(dev), drv->name);

goto done;

 

probe_failed:

devres_release_all(dev);

driver_sysfs_remove(dev);

dev->driver = NULL;

 

if (ret != -ENODEV && ret != -ENXIO) {

/* driver matched but the probe failed */

printk(KERN_WARNING

       "%s: probe of %s failed with error %d/n",

       drv->name, dev_name(dev), ret);

}

/*

 * Ignore errors returned by ->probe so that the next driver can try

 * its luck.

 */

ret = 0;

done:

atomic_dec(&probe_count);

wake_up(&probe_waitqueue);

return ret;

}

 

到这里，I2C设备软件层次上的驱动模型已经建立好了，接着会执行s3c24xx_i2c_probe函数，获取系统开始注册的一些硬件资源信息，进行硬件上的一些操作，以及真正的涉及到数据传输驱动程序的注册等操作。