linux内核GPIO模拟I2C实例

linux内核GPIO模拟I2C实例 2010-10-11 作者：cvip302814来源：cvip302814的blog 前言：在许多情况下，我们并没有足够的I2C总线，本文主在介绍如何利用Linux内核中的i2c-gpio模块，利用2条GPIO线模拟i2c总线，并挂载设备。思路：

newnewman80

3095人浏览 · 2013-09-26 15:49:50

newnewman80 · 2013-09-26 15:49:50 发布

linux内核GPIO模拟I2C实例

linux gpio模拟i2c的使用/用GPIO模拟I2C总线

2010-10-11 作者：cvip302814来源：cvip302814的blog

前言：

在许多情况下，我们并没有足够的I2C总线，本文主在介绍如何利用Linux内核中的i2c-gpio模块，利用2条GPIO线模拟i2c总线，并挂载设备。

思路：

先通过对i2c-gpio所定义的结构体初始化(包括初始化i2c的2条线，频率，timeout等)并将i2c-gpio模块编译进内核，实现用GPIO_X,GPIO_Y 2条GPIO线注册新的i2c总线。此时这个模块对i2c设备是透明的，及挂在这2条GPIO线的i2c设备可以直接使用Linux内核通用的i2c设备注册，传输和注销等方法。

步骤：

首先确认在注册i2c-gpio模块前，所要用到的2条GPIO口是没有被系统其它地方所调用的。

在每个系统平台启动时，都会打开一系列的设备，他们通常实现在arch/目录下相应的平台子目录中的例如setup.c，devices.c文件中，在这里我们进行i2c总线的注册以及设备的挂载。i2c-gpio定义的结构在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分别是i2c总线的数据线和时钟线，在i2c-gpio中会通过gpio_request函数对这2个口进行申请，udelay和timeout如果不设初值，i2c-gpio中会自动将其设为默认值。

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 */

初始化这个结构体后再将其装入platform_device结构体，方便注册：

static struct platform_device i2c_device = {

.name = "device-name",

.id = your-id,

.dev = {

.platform_data = &i2c_data, // i2c_gpio_platform_data

};

注册i2c-gpio设备

将i2c设备挂入我们注册的总线：

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));

此时我们就可以在i2c设备的驱动程序中通过遍历所在i2c总线，得到其所在的地址i2c_device_addr。

在i2c驱动中，需要注册一个i2c_driver的结构体，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时用i2c_add_driver(&st_lis35de_driver)，此时将会对所在i2c总线进行遍历并得到该设备的适配器等信息，主要目的即是使驱动得到自己的i2c_client，在这个i2c_client中，已经有了该i2c设备的地址等信息，我们在驱动中定义一个新的i2c_client全局变量，把得到的这个i2c_client传给这个全局变量，从而可以继续后面的i2c操作。

此时我们就可以使用通用的i2c读写操作了。

总结：

直接用GPIO口模拟I2C时序和利用内核模块i2c-gpio虚拟i2c总线的区别：

1．用GPIO口模拟I2C时序不需要在系统启动时注册I2C总线，只需要在I2C设备驱动中单独实现。用i2c-gpio模块虚拟i2c总线需要在系统启动时注册新的I2C总线，并将i2c设备挂载到新的i2c总线，涉及的范围较广。

2．用GPIO口模拟I2C时序，代码操作较繁琐，且不方便挂载多个i2c设备。用i2c-gpio模块可以完全模拟i2c总线，可以挂载多个设备。

3．在i2c读写操作时，用GPIO口模拟I2C时序需要每次根据读/写操作发送器件地址<<1+1/0，然后再发送寄存器地址。用i2c-gpio模块相当于直接在i2c总线上操作，在系统启动挂载i2c设备时已经告诉了i2c总线它的地址，在该设备自己的驱动中，只需要通过i2c_add_driver操作即可以得到其地址等诸多信息，读写操作只需要发送寄存器地址即可。

附：i2c一般的读写操作

#include <linux/i2c.h>

读操作：

static int i2c_RxData(char *rxData, int length)

{

struct i2c_msg msgs[] = {

/* 把1个字节的i2c设备寄存器地址告诉总线 */

{

.addr = client->addr,

.flags = 0, //写操作

.len = 1,

.buf = rxData,

/* 从总线读取length个字节的数据，存入rxData */

{

.addr =client ->addr,

.flags = I2C_M_RD, //I2C_M_RD在i2c.h中被定义为1，读操作

.len = length,

.buf = rxData,

};

if (i2c_transfer(client->adapter, msgs, 2) < 0) { /* 传输并判断是否传输错误 */

printk(KERN_ERR "I2C_RxData: transfer error\n");

return -EIO;

} else

return 0;

}

写操作

static int i2c_TxData(char *txData, int length)

{

struct i2c_msg msg[] = {

/* 第1个字节是器件寄存器地址，后面的字节是写入的数据 */

{

.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;

}

例子1

1，kernel\arch \arm\mach-pxa\board-test.c 增加

/* i2c */
static struct i2c_gpio_platform_data i2c_bus_data = {
 .sda_pin = VIPER_RTC_I2C_SDA_GPIO,
 .scl_pin = VIPER_RTC_I2C_SCL_GPIO,
 .udelay  = 10,
 .timeout = 100,
};

 

static struct platform_device i2c_bus_device = {
 .name  = "i2c-gpio",
 .id  = 1, /* pxa2xx-i2c is bus 0, so start at 1 */
 .dev = {
  .platform_data = &i2c_bus_data,
 }
};

 

static struct i2c_board_info __initdata viper_i2c_devices[] = {
 {
  I2C_BOARD_INFO("ds1338", 0x68),
 },
};

第一个结构体中sda_pin和 scl_pin是开发板上对应的gpio口（data线和clock线），udelay是与具体芯片时钟相关的参数，需要参考具体的datasheet。下面的两个open_drain是表明两个管脚是否是开漏电路，如果是则填1，否则填0。下面一个机构体中需要注意name应该填写i2c-gpio，另外id要注意设定为2，因为系统当中已经有两个I2C设备了。

添加上需要的头文件：#include <linux/i2c-gpio.h>。在头文件devices.h中添加上设备结构体的声明，extern struct platform_device gpio_device_i2c;

然后将 gpio_device_i2c放在board-XXXX.c的数组devices中，形式请参考该数组中其他的设备。

<p style="padding-top:0px; padding-right:0px; padd

附：

xiewen202

10-7-1

宋老师,各位朋友大家好:
由于需要用两个gpio模拟i2c, 现在我使用linux自带的i2c-gpio.c, 我的注册信息如下:
static struct i2c_gpio_platform_data i2c3_data = {
.sda_pin = GPIO_F7,
.scl_pin = GPIO_F8,
.udelay = 0,
.timeout = 0,
.sda_is_open_drain = 1,
.scl_is_open_drain = 1,
.scl_is_output_only = 0,

};

static struct platform_device i2c3_device = {
        .name                = "i2c-gpio",
        .id                         = 2,
        .dev = {
                .platform_ data        = &i2c3_data,
        },
};
static struct platform_device *platform_devs_pre[] __initdata = {
        &pnx_wavex_gpio_ device,
& i2c3_device,//注册
};
static struct i2c_board_info i2c_devices[] = {
        {
                I2C_BOARD_ INFO("lis35de", 0x1C),
        },

};
int __init pnx67xx_devices_init(void)
{
        pr_debug("%s()\n", __func__);
        platform_add_devices( platform_devs_pre,
ARRAY_SIZE(platform_devs_post) );
        i2c_register_board_ info(1, i2c_devices, ARRAY_SIZE(i2c_devices));
        return 0;
}
在我的lis35de驱动中:
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 __devinit st_lis35de_init(void)
{
        printk(KERN_INFO "st_lis35de_init\n");
        return i2c_add_driver(&st_lis35de_ driver);
}

static void __exit st_lis35de_exit(void)
{
        i2c_del_driver(&st_ lis35de_driver);
}

module_init(st_lis35de_init);
module_exit(st_lis35de_exit);
,现在我在我的st_lis35de_ probe中我该如何初始化i2c_client, 然后使用i2c_transfer或
i2c_master_send发送数据啊。i2c_ transfer或i2c_master_ send有什么区别啊?请教宋老师

chris

10-7-1

"现在我在我的st_lis35de_probe中我该如何初始化i2c_client,然后使用i2c_transfer或
i2c_master_send发送数据啊。i2c_transfer或i2c_master_send有什么区别啊?请教宋老师"

这两个的程序在什么地方呀，你不写出来怎么分析呀！！！

i2c的协议看了吗？不是很难吧，

         
         
          
          
           
           - 显示引用文字 -
          
          
         
         send有什么区别啊?请教宋老师
>
>-- 
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>http://groups.google.gr/group/linuxdriver?hl=zh-CN
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xiewen202

10-7-1

Re:Re:[linux-driver] 求助宋老师各位朋友:i2c-gpio使用

chris谢谢你的回复，使用i2c_ transfer或i2c_master_ send不需要关心i2c发送细节，我是使用i2c子系统， i2c_client是内核生成的数据结构，我不是太明白怎么初始化。

在 2010-07-01 20:04:48，chris < chris_...@163.com> 写道：

- 显示引用文字 -

jimmy

10-7-2

Re: Re:Re:[linux-driver] 求助宋老师各位朋友:i2c-gpio使用

1. 你这是属于i2c的probe方式,在csdn 刘洪涛老师说的明白,在平台文件中声明i2c_board_info,再注册i2c_register_board_info(1 );

2. 初始化i2c_client,你可以自己为这个设备新建一个设备结构体,将struct i2c_client *client封装在里面,先进行一些必要有初始化,申请空间.用i2c_check_functionality 检测,最终调用

3. 使用 i2c_transfer来发送数据,int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs,
int num); 要知道该client绑定的adapter,在adapter中已经实现算法,从而发送数据, 你这个用i2c_register_board_info(1 );说明ID是1, 可以用i2c_get_adapter(1) 来获取adapter,从页实现发送

4. 总而言知,声明client,无疑是对一些变量初始化,检测设备地址, 申请空间,绑定client 调用i2c_set_client_data, 然后发送时注意client依付的adapter,

这是我的理解,有不对的,请大家指点

2010-07-02

jiangmin7790594

发件人： xiewen202

发送时间： 2010-07-01 21:43:51

收件人： linuxdriver

抄送：

主题： Re:Re:[linux-driver] 求助宋老师各位朋友:i2c-gpio使用

- 显示引用文字 -

xiewen202

10-7-2

Re:Re: Re:Re:[linux-driver] 求助宋老师各位朋友:i2c-gpio使用

jiangmin7790594谢谢,我是和你一样理解的, 我去看了刘洪涛老师的csda.

我看了他的例子client是自己分配和初始化的,并且实现了:

attach_adapter= pca953x_attach_adapter, //调用适配器连接设备
.detach_client= pca953x_detach_client,// 让设备脱离适配器

但是在i2c-gpio中我看原码好是内核分配的, attach_adapter和detach_ client也用内核自带的。

其实我的驱动我已实现了但是这个client 还是不能理解.

在 2010-07-02 00:28:52，jiangmin7790594 < jiangmin7790594@163.com> 写道：

- 显示引用文字 -

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