基于Linux操作系统的ARM/DSP多机I2C通信设计方案

线读数据帧格式

　　2.1.2 Linux下I2C总线驱动程序概述

Linux系统的I2C总线驱动采用体系化结构设计，包括I2C总线适配器驱动和I2C总线设备驱动。总线驱动实现对I2C总线适配器（S3C2440的I2C总线模块）的控制，设备驱动实现对具体设备（F28015的I2C总线模块）的读写控制。图5为总体驱动框架，可以分为三个层次：

① I2C框架。内核中i2c.h和i2ccore.c为I2C总线框架的主体，提供了核心数据结构的定义、I2C总线适配器驱动和设备驱动的注册、注销管理、I2C总线通信方法上层的、与具体适配器无关的代码、检测设备地址的上层代码等。i2cdev.c用于创建I2C总线适配器的设备节点，提供I2C总线设备访问方法等。

② I2C总线适配器驱动。定义描述具体I2C总线适配器的数据结构，实现在具体I2C总线适配器上的I2C总线通信方法。

③ I2C总线设备驱动。定义描述具体设备的数据结构，借助I2C总线框架的相关函数实现设备的注册，并为用户提供上层应用程序编程接口。

图5 总体驱动框架

Linux的I2C总线驱动框架中的主要数据结构包括： i2c_driver、i2c_client、i2c_adapter和 i2c_algorithm，它们被定义在内核中的i2c. h头文件中。i2c_adapter对应于物理上的一个适配器，而i2c_algorithm对应一套通信方法，用来为适配器提供通信函数。i2c_algorithm中的关键函数master_xfer（）用于产生I2C总线访问周期需要的信号，以i2c_msg（即I2C总线消息）为单位。该结构体原型如下：

struct i2c_msg{

_ _u16 addr;/*设备地址*/

_ _u16 flags;/*标志*/

_ _u16 len;/*消息长度*/

_ _u8 *buf;/*消息数据*/

};

i2c_driver对应一套驱动方法，是用于辅助作用的数据结构。i2c_client对应于真实的物理设备，每个I2C总线设备都需要一个i2c_client来描述。i2c_adapter和i2c_client的关系与I2C总线硬件体系中适配器和设备关系一致，即i2c_client依附于i2c_adapter.

图6 设备驱动模块加载流程

在Linux内核源代码中drivers目录下的i2c_dev.c文件，是通用的I2C总线设备驱动文件，为应用程序提供open（）、write（）、read ）、ioctl（）和close（）等操作接口来访问设备。应用层可以借用这些接口访问挂接在适配器上的I2C总线设备的存储空间或寄存器，并控制I2C总线设备的工作方式。

　　2.1.3 S3C2440的I2C总线驱动

设备驱动S3C2440内部的I2C总线控制器通过4个寄存器实现对通信的控制，分别是I2C控制寄存器（I2CCON）、I2C状态寄存器（I2CSTAT）、I2C收发数据移位寄存器（I2CDS）、I2C地址寄存器（I2CADD）。

按照Linux中I2C总线框架要求，S3C2440的I2C总线驱动设计主要完成以下工作：设计i2c_adapter_s3c_init（）模板加载函数和对应于i2c_adapter_s3c_exit（）模板卸载函数；设计i2c_adapter_s3c_xfer（）模板S3C2440适配器通信方法函数。

i2c_adapter_s3c_init（）通过注册s3c2440_i2c_driver结构体实现总线驱动的平台注册，s3c2440_i2c_driver结构体包含了具体适配器的probe（）函数、remove（）函数、resume（）函数指针等信息。代码如下：

static int _ _init i2c_adap_s3c_init（）{

int ret;

ret=platform_driver_regisiter（s3c2440_i2c_driver）；//注册platform_driver结构体

if（ret==0）{//注册失败

ret=platform_driver_regisiter（s3c2440_i2c_driver）；

if（ret）

platform_driver_unregisiter （s3c2440_i2c_driver）；

}

return ret;

}

static struct platform_driver s3c2440_i2c_driver={

.probe=s3c24xx_i2c_probe，

.remove=s3c24xx_i2c_remove，

.resume=s3c24xx_i2c_resume，

.driver={

.owner=THIS MODULE，

.name=“s3c2440i2c”，

}，

} ;

完成了S3C2440的I2C总线适配器驱动注册后，就可以将具体设备驱动注册到该总线平台上，实现I2C总线数据通信。i2c_dev.c文件是内核源码提供的通用I2C总线设备驱动文件，针对每个I2C总线适配器生成一个主设备号为89的设备文件，设备驱动模块加载流程如图6所示。完成加载后，驱动提供i2cdev_read（）、i2cdev_write（）、i2cdev_ioctl（）函数来对应用户空间的read（）、write（）、ioctl（）函数，供用户使用。用户通过这些接口函数实现I2C总线数据的读写功能。

2.2 DSP数据接收中断程序设计

图7 I2C总线中断服务程序流程

通过配置F28015的I2C模块寄存器，设置I2C模块为从工作方式，同时利用I2C总线中断响应程序实现对总线上数据的接收和发送，进而完成数据通信。F28015产生了I2C总线中断后，就执行中断服务程序，图7为I2C总线中断服务程序流程。

中断服务程序通过查询状态寄存器（I2CSTR）标志位，得出