基于Linux系统的多种串行总线统一接口的实现

本文主要讨论的是总线驱动部分，而应用层和物理层在测试的时候，也可用两个简单的例子来验证设计结果。
2．1 注册一个新设备号
首先可为统一接口的总线定义一个新的设备号240，而且以后注册的总线子设备都以此为主设备号。假如现在注册了一个1-Wire和一个I2C总线接口，那么，它们两者的主设备号都为240，而次设备号不同。如果1-Wire的次设备号为0，而I2C的次设备号为1，那么就可将两条总线区分开来了。此时的程序如程序片段一所示。
程序片段一：

2．2 设备接口层
为了实现统一的接口，有必要定义一个统一的字符设备接口buses_ops，应用程序访问总线都通过这个接口，这样，所讨论的统一接口问题也就实现了。该接口的主要函数成员如程序片段二所示。
程序片段二：


应用程序打开设备的时候，利用子设备号可以找到总线对应的底层适配器，也就是说，子设备号兼具了适配器索引的功能，其具体实现如程序片段三所示。
程序片段三：

事实上，buses_dev是设备层和适配器层的桥梁，在open操作里被赋值给文件指针的私有数据域。那么，在读与写函数中，就可以反其道而行，通过文件指针的私有数据域就可获得buses_dev数据结构体。
2．3 适配器接口层
适配器负责对底层数据的操作，由于不同的总线之间存在共性，所以，一般来说，它们都包含了单字节读、单字节写、多字节读、多字节写以及一些特殊控制。综上所述，该数据结构如程序片段四所示。
程序片段四：


所谓适配器注册，就是将适配器添加到全局链表buses_list_head中，只有这样，才能在字符设备接口的open操作中通过子设备号索引找到适配器，具体如程序片段五所示。
程序片段五：


3 实验测试
这里分别以1-Wire、SPI、I2C总线为例来初始化三条总线适配器，同时实现适配器的单字节写、单字节读、特殊控制等三种基本操作。具体操作如下面的程序所示：
程序片段六：


完成设备驱动加载之后，就会在／dev目录下生成如图2所示的文件节点。通过打开节点，就可以打开总线的统一接口，从而实现对总线的读、写和控制操作。

同时，还会在／sys目录下生成关于注册的总线属性目录和文件，主要包含有设备号的属性文件、电源管理属性目录、到类目录的链接、特殊事件属性文件等，具体如图3所示。

这里分别对I2C接口的E2PROM芯片AT24C02、1-Wire接口的EEPROM芯片DS2433和SPI接口的EEPROM芯片25AA010进行测试。其测试结果如图4所示。

其测试过程是：通过打开／dev／bus-0、／dev／bus-1、／dev／bus-2节点，调用写操作写一段数据到EEPROM，然后，再调用读操作读出刚才写入的数据，并验证两者是否一致，从而判断本文的接口函数的正确性。

4 结语
实践证明，使用设备接口层与适配器接口层的这种分层方式，能够让应用程序进一步忽略底层的接口操作，实现接口的统一。而且，该方法具有适应性强，易于系统升级，占用资源少等特点，能有效提高应用程序的开发效率。