I2C驱动框架分析(3):DW_I2C驱动分析
I2C驱动框架分析(1):I2C重要概念与数据结构
I2C驱动框架分析(2):I2C框架源码分析
I2C驱动框架分析(3):DW_I2C驱动分析
第三章:DW_I2C驱动
其驱动文件在drivers/i2c/busses/i2c-designware-platdrv.c
。
3.1 I2C_platform驱动
dw_i2c的platform驱动定义为:
static struct platform_driver dw_i2c_driver = {.probe = dw_i2c_plat_probe,.remove = dw_i2c_plat_remove,.driver = {.name = "i2c_designware",.of_match_table = of_match_ptr(dw_i2c_of_match),.acpi_match_table = ACPI_PTR(dw_i2c_acpi_match),.pm = DW_I2C_DEV_PMOPS,},
};
调用platform_driver_register(&dw_i2c_driver)
函数注册到platform总线上,platform_driver_register
函数流程( 矢量图可放大查看):
以上流程主要工作是,将I2C_platform驱动进行注册,并进行device与driver匹配,最后执行probe函数。上述流程适用与所有的paltform驱动。
3.2 DW_I2C probe函数
当device与driver匹配完成后,执行probe函数,DW_I2C probe函数为dw_i2c_plat_probe
,函数主要流程为:
通过调用i2c_detect_slave_mode
函数来判断控制器主从模式,其内容主要为:
//读取i2c设备树子节点reg属性
of_property_read_u32(child, "reg", ®)//地址高bit30为1,即为从
reg & I2C_OWN_SLAVE_ADDRESS
【关于dw_i2c速率】
dw_i2c速率赋值有两种方法:
第一种是通过
struct dw_i2c_platform_data *pdata = dev_get_platdata(&pdev->dev)
来赋值第二种是调用
i2c_parse_fw_timings
函数,从设备树解析clock-frequency
属性来赋值
3.3 DW_I2C主从模式设置
从之前的内容得知,通过从i2c设备树子节点地址来判断i2c控制器的主从设置。
3.3.1DW_I2C主机模式设置
调用i2c_dw_configure_master
函数完成,其函数内容为:
static void i2c_dw_configure_master(struct dw_i2c_dev *dev)
{struct i2c_timings *t = &dev->timings;dev->functionality = I2C_FUNC_10BIT_ADDR | DW_IC_DEFAULT_FUNCTIONALITY;dev->master_cfg = DW_IC_CON_MASTER | DW_IC_CON_SLAVE_DISABLE |DW_IC_CON_RESTART_EN;dev->mode = DW_IC_MASTER;switch (t->bus_freq_hz) {case 100000:dev->master_cfg |= DW_IC_CON_SPEED_STD;break;case 3400000:dev->master_cfg |= DW_IC_CON_SPEED_HIGH;break;default:dev->master_cfg |= DW_IC_CON_SPEED_FAST;}
}
上述主要工作为:
- 设置
functionality
属性; - 设置主机标志位;
- 设置传输速率。
3.3.2 DW_I2C从机模式设置
调用i2c_dw_configure_slave
函数实现从机模式设置,函数为:
static void i2c_dw_configure_slave(struct dw_i2c_dev *dev)
{dev->functionality = I2C_FUNC_SLAVE | DW_IC_DEFAULT_FUNCTIONALITY;dev->slave_cfg = DW_IC_CON_RX_FIFO_FULL_HLD_CTRL |DW_IC_CON_RESTART_EN | DW_IC_CON_STOP_DET_IFADDRESSED;dev->mode = DW_IC_SLAVE;
}
上述主要工作为:
- 设置
functionality
属性; - 设置从机机标志位;
- 设置从机模式。
3.4 DW_I2C主机probe函数
主机probe函数由i2c_dw_probe
,完成主机模式功能配置,函数的流程如下图所示:
上述流程中主要工作为:
- 主机模式相关硬件初始化;
- 例化适配器成员变量,提供i2c_dw_algo接口;
- 提供中断服务函数;
- 向bus添加adapter的id,并注册adapter设备.
在上面的工作中,最重要的是第2点与第3点,下面将详细介绍。
3.4.1 传输变量i2c_dw_algo
i2c_dw_algo
是 struct i2c_algorithm
结构体类型变量,其内容为:
static const struct i2c_algorithm i2c_dw_algo = {.master_xfer = i2c_dw_xfer,.functionality = i2c_dw_func,
};
i2c_dw_xfer
钩子函数的形参为:
- adap: 当前传递的适配器;
- msgs: 要传递的消息(数据)内容;
- num: 消息的长度。
函数的主要内容如下:
static int i2c_dw_xfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg msgs[], int num)
{struct dw_i2c_dev *dev = i2c_get_adapdata(adap);int ret;...//例化dw_i2c_dev设备成员变量dev->msgs = msgs;dev->msgs_num = num;dev->cmd_err = 0;dev->msg_write_idx = 0;dev->msg_read_idx = 0;dev->msg_err = 0;dev->status = STATUS_IDLE;dev->abort_source = 0;dev->rx_outstanding = 0;ret = i2c_dw_acquire_lock(dev);if (ret)goto done_nolock;//判断当前设备是否busyret = i2c_dw_wait_bus_not_busy(dev);if (ret < 0)goto done;//开始传输消息i2c_dw_xfer_init(dev);/* Wait for tx to complete */if (!wait_for_completion_timeout(&dev->cmd_complete, adap->timeout)) {dev_err(dev->dev, "controller timed out\n");/* i2c_dw_init implicitly disables the adapter */i2c_recover_bus(&dev->adapter);i2c_dw_init_master(dev);ret = -ETIMEDOUT;goto done;}...
}
上述函数中主要工作为:
- 例化dw_i2c_dev设备成员变量,特别是dev->msgs;
- 判断当前设备是否busy;
- 设置传输时的参数,比如中断和从机地址。
其中第3点调用i2c_dw_xfer_init
函数实现,其把内容为:
static void i2c_dw_xfer_init(struct dw_i2c_dev *dev)
{struct i2c_msg *msgs = dev->msgs;u32 ic_con, ic_tar = 0;//关闭i2c__i2c_dw_disable(dev);//读取i2c硬件配置信息,并设置从机地址ic_con = dw_readl(dev, DW_IC_CON);if (msgs[dev->msg_write_idx].flags & I2C_M_TEN) {//10bit从机地址ic_con |= DW_IC_CON_10BITADDR_MASTER;ic_tar = DW_IC_TAR_10BITADDR_MASTER;} else {ic_con &= ~DW_IC_CON_10BITADDR_MASTER;}dw_writel(dev, ic_con, DW_IC_CON);dw_writel(dev, msgs[dev->msg_write_idx].addr | ic_tar, DW_IC_TAR);//关闭中断i2c_dw_disable_int(dev);//使能i2c__i2c_dw_enable(dev);/* Dummy read to avoid the register getting stuck on Bay Trail */dw_readl(dev, DW_IC_ENABLE_STATUS);//使能中断dw_readl(dev, DW_IC_CLR_INTR);dw_writel(dev, DW_IC_INTR_MASTER_MASK, DW_IC_INTR_MASK);
}
由于本驱动在中断中处理数据接受与发送,在最后的使能中断,其使能的中断包括如下:
DW_IC_INTR_TX_EMPTY
DW_IC_INTR_RX_FULL
DW_IC_INTR_TX_ABRT
DW_IC_INTR_STOP_DET
【注释】
在很多i2c的ip驱动中,
master_xfer
函数指针都用于实现数据传输,在dw_i2c驱动中,master_xfer
用于设置传输时的参数,真正数据传输依靠中断服务函数实现。
3.4.2 中断服务函数i2c_dw_isr
在中断服务函数i2c_dw_isr
中,实际调用函数i2c_dw_irq_handler_master
来实现,其函数主要内容为:
static int i2c_dw_irq_handler_master(struct dw_i2c_dev *dev)
{u32 stat;//获取中断类型stat = i2c_dw_read_clear_intrbits(dev);if (stat & DW_IC_INTR_TX_ABRT) {dev->cmd_err |= DW_IC_ERR_TX_ABRT;dev->status = STATUS_IDLE;dw_writel(dev, 0, DW_IC_INTR_MASK);goto tx_aborted;}//读中断if (stat & DW_IC_INTR_RX_FULL)i2c_dw_read(dev);//发中断if (stat & DW_IC_INTR_TX_EMPTY)i2c_dw_xfer_msg(dev);...return 0;
}
读中断处理,当接受FIFO满时,触发接受中断由
i2c_dw_read
函数实现读,其内容为:static void i2c_dw_read(struct dw_i2c_dev *dev) {struct i2c_msg *msgs = dev->msgs;int rx_valid;for (; dev->msg_read_idx < dev->msgs_num; dev->msg_read_idx++) {u32 len;u8 *buf;if (!(msgs[dev->msg_read_idx].flags & I2C_M_RD))continue;if (!(dev->status & STATUS_READ_IN_PROGRESS)) {len = msgs[dev->msg_read_idx].len;buf = msgs[dev->msg_read_idx].buf;} else {len = dev->rx_buf_len;buf = dev->rx_buf;}//读有效数据个数rx_valid = dw_readl(dev, DW_IC_RXFLR);for (; len > 0 && rx_valid > 0; len--, rx_valid--) {u32 flags = msgs[dev->msg_read_idx].flags;//读数据*buf = dw_readl(dev, DW_IC_DATA_CMD);/* Ensure length byte is a valid value */if (flags & I2C_M_RECV_LEN &&*buf <= I2C_SMBUS_BLOCK_MAX && *buf > 0) {len = i2c_dw_recv_len(dev, *buf);}buf++;dev->rx_outstanding--;}if (len > 0) {dev->status |= STATUS_READ_IN_PROGRESS;dev->rx_buf_len = len;dev->rx_buf = buf;return;} elsedev->status &= ~STATUS_READ_IN_PROGRESS;} }
发中断处理。由函数
i2c_dw_xfer_msg
实现,其内容为:static void i2c_dw_xfer_msg(struct dw_i2c_dev *dev) {struct i2c_msg *msgs = dev->msgs;u32 intr_mask;int tx_limit, rx_limit;u32 addr = msgs[dev->msg_write_idx].addr;u32 buf_len = dev->tx_buf_len;u8 *buf = dev->tx_buf;bool need_restart = false;intr_mask = DW_IC_INTR_MASTER_MASK;for (; dev->msg_write_idx < dev->msgs_num; dev->msg_write_idx++) {u32 flags = msgs[dev->msg_write_idx].flags;if (msgs[dev->msg_write_idx].addr != addr) {dev_err(dev->dev,"%s: invalid target address\n", __func__);dev->msg_err = -EINVAL;break;}if (!(dev->status & STATUS_WRITE_IN_PROGRESS)) {/* new i2c_msg */buf = msgs[dev->msg_write_idx].buf;buf_len = msgs[dev->msg_write_idx].len;if ((dev->master_cfg & DW_IC_CON_RESTART_EN) &&(dev->msg_write_idx > 0))need_restart = true;}tx_limit = dev->tx_fifo_depth - dw_readl(dev, DW_IC_TXFLR);rx_limit = dev->rx_fifo_depth - dw_readl(dev, DW_IC_RXFLR);while (buf_len > 0 && tx_limit > 0 && rx_limit > 0) {u32 cmd = 0;if (dev->msg_write_idx == dev->msgs_num - 1 &&buf_len == 1 && !(flags & I2C_M_RECV_LEN))cmd |= BIT(9);if (need_restart) {cmd |= BIT(10);need_restart = false;}if (msgs[dev->msg_write_idx].flags & I2C_M_RD) {/* Avoid rx buffer overrun */if (dev->rx_outstanding >= dev->rx_fifo_depth)break;dw_writel(dev, cmd | 0x100, DW_IC_DATA_CMD);rx_limit--;dev->rx_outstanding++;} else{//发送数据dw_writel(dev, cmd | *buf++, DW_IC_DATA_CMD);}tx_limit--; buf_len--;}dev->tx_buf = buf;dev->tx_buf_len = buf_len;if (buf_len > 0 || flags & I2C_M_RECV_LEN) {/* more bytes to be written */dev->status |= STATUS_WRITE_IN_PROGRESS;break;} elsedev->status &= ~STATUS_WRITE_IN_PROGRESS;}if (dev->msg_write_idx == dev->msgs_num)intr_mask &= ~DW_IC_INTR_TX_EMPTY;if (dev->msg_err)intr_mask = 0;//清除发送中断dw_writel(dev, intr_mask, DW_IC_INTR_MASK); }
【注释】:
dw_i2c驱动使用中断的方式来传输数据,其发送中断的大致机制为:当TX_FIFO里的数据量低于FIFO的阈值,则会触发中断。
在驱动中实现机制是:系统上电时,没有使能发送中断;当有数据发送时,调用到
master_xfer
函数指针时,会进行发送中断使能,此时TX_FIFO为空,发送中断触发,进入中断服务函数中进行数据发送处理。
3.5 DW_I2C从机probe函数
从机probe函数由i2c_dw_probe_slave
实现,完成从机配置,其函数流程为:
3.5.1 传输变量i2c_dw_algo
在例化adapter成员变量时,i2c_dw_algo如下:
static const struct i2c_algorithm i2c_dw_algo = {.functionality = i2c_dw_func,.reg_slave = i2c_dw_reg_slave,.unreg_slave = i2c_dw_unreg_slave,
};
由于作为从机,i2c_dw_algo变量没有提供传输函数,但是在i2c_dw_reg_slave
中,实现作为从机时其从机地址的设置。
【注释】
在
i2c_dw_reg_slave
函数中,设置从机地址时,实际是被i2c_slave_register
调用。
i2c_slave_register
函数在添加i2c设备时,设备驱动会使用到,比如eeprom驱动。因此在控制器作为从机设置从机地址时,设置方法如下所示:
i2c0: i2c@1cc30000 {#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;compatible = "snps,designware-i2c";reg = <0x1cc30000 0x1000>;interrupt-parent = <&gic>;interrupts = <0 117 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;clock-names = "ic_clk", "pclk";clocks = <&sysclk1>, <&sysclk1>;clock-frequency = <100000>;status = "okay";//test for i2c slaveeeprom@64{ compatible = "slave-24c02";reg = <0x40000064>; //控制器从机地址为0x64};};
3.5.2 中断服务函数i2c_dw_isr_slave
在i2c_dw_isr_slave
中断服务函数中,实际调用的是i2c_dw_irq_handler_slave
,函数内容为:
static int i2c_dw_irq_handler_slave(struct dw_i2c_dev *dev)
{u32 raw_stat, stat, enabled;u8 val, slave_activity;stat = dw_readl(dev, DW_IC_INTR_STAT);enabled = dw_readl(dev, DW_IC_ENABLE);raw_stat = dw_readl(dev, DW_IC_RAW_INTR_STAT);slave_activity = ((dw_readl(dev, DW_IC_STATUS) &DW_IC_STATUS_SLAVE_ACTIVITY) >> 6);...if (stat & DW_IC_INTR_RD_REQ) { //接受到读请求if (slave_activity) {if (stat & DW_IC_INTR_RX_FULL) {val = dw_readl(dev, DW_IC_DATA_CMD); //将FIFO数据读取出来if (!i2c_slave_event(dev->slave,I2C_SLAVE_WRITE_RECEIVED,&val)) {dev_vdbg(dev->dev, "Byte %X acked!",val);}dw_readl(dev, DW_IC_CLR_RD_REQ);stat = i2c_dw_read_clear_intrbits_slave(dev);} else {dw_readl(dev, DW_IC_CLR_RD_REQ);dw_readl(dev, DW_IC_CLR_RX_UNDER);stat = i2c_dw_read_clear_intrbits_slave(dev);}if (!i2c_slave_event(dev->slave,I2C_SLAVE_READ_REQUESTED,&val))dw_writel(dev, val, DW_IC_DATA_CMD);}}if (stat & DW_IC_INTR_RX_DONE) {if (!i2c_slave_event(dev->slave, I2C_SLAVE_READ_PROCESSED,&val))dw_readl(dev, DW_IC_CLR_RX_DONE);i2c_slave_event(dev->slave, I2C_SLAVE_STOP, &val);stat = i2c_dw_read_clear_intrbits_slave(dev);return 1;}if (stat & DW_IC_INTR_RX_FULL) {val = dw_readl(dev, DW_IC_DATA_CMD);if (!i2c_slave_event(dev->slave, I2C_SLAVE_WRITE_RECEIVED,&val))dev_vdbg(dev->dev, "Byte %X acked!", val);} else {i2c_slave_event(dev->slave, I2C_SLAVE_STOP, &val);stat = i2c_dw_read_clear_intrbits_slave(dev);}return 1;
}
在处理读写数据时,使用i2c_slave_event
函数进行处理,下一小节将介绍。
3.5.3 I2C slave events
在上一小节中,多次调用i2c_slave_event
函数,这是i2c控制器作为从机时的事件机制,函数原型为:
static inline int i2c_slave_event(struct i2c_client *client,enum i2c_slave_event event, u8 *val)
client
描述I2C slave设备。 event
是下面描述的特殊事件类型之一。 val
为要读/写的数据字节保存一个u8值,因此是双向的。即使val不用于事件,也必须始终提供指向val的指针,即不要在这里使用NULL。
event事件类型有:
I2C_SLAVE_WRITE_REQUESTED:
val
未使用,ret
总是 0。另一个I2C master想要向我们写入数据。一旦检测到我们自己的地址和写位,就应该发送这个事件。数据还没有到达,所以没有需要处理或返回的内容。
I2C_SLAVE_READ_REQUESTED:
val
返回要发送的第一个字节,ret
总是 0。另一个I2C master想从我们这里读取数据。一旦检测到我们自己的地址和读位,就应该发送此事件。返回后,总线驱动程序应该发送第一个字节。
I2C_SLAVE_WRITE_RECEIVED:
val
总线驱动发送接收的字节,ret
0表示该字节被ACK,errno表示该字节被NACK。另一个I2C master发送了一个字节给我们,需要在
val
中设置。如果ret
为零,总线驱动程序应该ack这个字节。如果ret
是errno,则该字节应该被删除。I2C_SLAVE_READ_PROCESSED:
val
返回要发送的下一个字节,ret
总是 0。总线驱动请求将下一个字节以
val
的形式发送给另一个I2C master。I2C_SLAVE_STOP:
val
未使用,ret
总是 0。接收到停止条件。
【注释】
具体的事件行为由i2c设备实现。
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