I2C总线及EEPROM的Linux驱动程序的设计

　　要从EEPROM 中读取数据时，应设置R/W=1。在EEPROM发送完一个字节的数据后，主设备产生一个应答信号来响应，告知EEPROM主设备要求更多的数据，对应主设备产生的每个应答信号EEPROM将发送一个字节的数据。当主设备不发送应答信号并随后发送结束信号位时结束此操作。读操作的时序如图4所示。

图4 I2C主设备读操作时序

　　3 Linux中I2C总线驱动体系结构

　　在Linux系统中，对于一个给定的I2C总线硬件配置系统，I2C总线驱动程序体系结构由I2C总线驱动和I2C设备驱动组成。其中I2C总线驱动包括一个具体的控制器驱动和I2C总线的算法驱动。一个算法驱动适用于一类总线控制器。而一个具体的总线控制器驱动要使用某一种算法。例如，Linux内核中提供的算法i2e-algo-8260可以用在MPC82xx系列处理器提供的I2C总线控制器上。Linux内核中提供了一些常见处理器如MPC82xx系列的算法驱动。对于I2C设备，基本上每种具体设备都有自己的基本特性。其驱动程序一般都需要特别设计。

　　在I2C总线驱动程序体系结构中。使用数据结构Driver来表示I2C设备驱动，使用数据结构Client表示一个具体的I2C设备。而对于I2C总线

　　控制器，各种总线控制器在进行数据传输时采用的算法有好多种，使用相同算法的控制器提供的控制接口也可能不同。在I2C总线驱动程序体系结构中，用数据结构Algorithm来表示算法，用数据结构Adapter来表示不同的总线控制器。Linux内核的I2C总线驱动程序体系结构如图5所示。

图5 Linux内核I2C总线驱动程序体系结构

　　在图5中，一个Client对象对应一个具体的I2C总线设备，而一种I2C设备的Driver可以同时支持多个Client。每个Adapter对应一个具体的I2C总线控制器。不同的I2C总线控制器可以使用相同的算法Algorithm。i2c-core是I2C总线驱动程序体系结构的核心，在这个模块中，除了为总线设备驱动提供了一些统一的调用接口来访问具体的总线驱动程序功能，以进行读写或设置操作外，还提供了将各种支持的总线设备驱动和总线驱动添加到这个体系中的方法，以及当不再使用这些驱动时将其从体系中删除的方法。i2c-core将总线驱动程序体系一分为二，相互独立。可以针对某个I2C总线设备来设计一个I2C设备驱动程序，而不需要关心系统的I2C总线控制器是何种类型，所以提高了其可移植性。另一方面，在设计I2C总线驱动时也可以不要考虑其将用来支持何种设备。因为i2c-core提供了统一的接口，所以也为设计这两类驱动提供了方便。

　　4 开发实例

　　Linux内核已经提供了I2C驱动中所需要的基本模块。i2c-core、i2c-dev和i2c-proc是总线控制器和I2C设备所需要的核心模块。对于MPC8250处理器，内核中还有MPC8260的算法模块i2c-algo-8260，它也适用于MPC8250的I2C控制接口。这些模块程序在默认条件下是不会被编译到内核里的，所以需要在配置Linux内核时把这些模块选中。在笔者的开发中需要实现的是I2C总线控制器驱动和I2C设备EEPROM驱动。

　　4.1 I2C总线控制器驱动的设计

　　MPC8250的I2C总线驱动程序由i2c-algo-8260算法模块和MPC8250具体的I2C总线控制器驱动组成。其中i2c-algo-8260算法模块已经在内核中实现，所以主要实现FC总线控制器驱动。

　　i2c-algo-8260算法模块主要用来描述MPC82xx处理器如何在I2C总线上传输数据。该模块中主要实现了MPC82xx处理器上I2C总线的初始化、读写、ioctl控制和中断请求等功能。另外，还有i2c_8260_add_bus和i2c_8260_del_bus两个函数，它们是使用这个算法的Adapter初始化时和退出时调用的函数，用来注册和注销一个总线控制器，需要从模块导出。这些函数功能都被封装在一个i2c-algorithm结构中，传递给使用这个算法的Adapter。算法模块中这些函数需要调用特定控制器模块中的函数来实现具体的操作。