实例Accelerometer Sensors: bma2x2

1．简述

根据i2C驱动的开发流程去分析i2c从机设备bma2x2(加速度sensors)的驱动；以及分析其挂载的控制器（适配器）i2c-msm-v2的驱动。

2．I2C总线驱动i2c-msm-v2

2.1 定义总线驱动：platform_driver

static struct platform_driver i2c_msm_driver = {.probe  = i2c_msm_probe,.remove = i2c_msm_remove,.driver = {.name           = "i2c-msm-v2",.owner          = THIS_MODULE,.pm             = &i2c_msm_pm_ops,.of_match_table = i2c_msm_dt_match,},
};

2.2 设备树匹配方法

static struct of_device_id i2c_msm_dt_match[] = {{.compatible = "qcom,i2c-msm-v2",},{}
};

2.3 注册平台驱动（加载模块）

static int i2c_msm_init(void)
{return platform_driver_register(&i2c_msm_driver);
}
arch_initcall(i2c_msm_init);

2.4 总线驱动probe函数

当调用platform_driver_register()函数注册平台驱动结构体时，如果平台设备（i2c下的compatible）和平台驱动匹配成功后，会调用probe()函数，来初始化适配器硬件、添加i2c_adapter。实现模板如下。

static int xxx_i2c_probe(structplatform_device *pdev)
{......//从设备树展开的资源树的device_node中获取信息  if (of_property_read_u32(np, "zzz", &yyy)){xxx_i2c->speed_mode=xxx;xxx_i2c->hs_clock=xxx;......}/*初始化适配器信息 */  strlcpy(i2c_xxx->adap.name,"xxx-i2c",sizeof(i2c_xxx->adap.name));  i2c_xxx->adap.owner   = THIS_MODULE;  i2c_xxx->adap.algo    = &xxx_i2c_algorithm;  i2c_xxx->adap.retries= 2; ......   /* 获取资源信息（I/O、中断等），映射寄存器 */  res= platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
i2c_xxx->ioarea= request_mem_region(res->start,
resource_size(res),  pdev->name);  i2c_xxx->regs= ioremap(res->start, resource_size(res));
....../*设置I2C核心需要的信息 */  i2c_xxx->adap.algo_data= i2c_xxx;  i2c_xxx->adap.dev.parent= &pdev->dev;  i2c_xxx->adap.dev.of_node = np ....../*申请中断 */  i2c_xxx->irq= ret = platform_get_irq(pdev, 0);  ret= request_irq(i2c_xxx->irq, s3c24xx_i2c_irq, 0,  dev_name(&pdev->dev), i2c_xxx);  ....../*注册I2C控制器 */  ret = i2c_add_adapter(&i2c_xxx->adap);
....../* 注册I2C适配器 */  ret= i2c_add_numbered_adapter(&i2c_xxx->adap);
....../* 设置驱动数据 */platform_set_drvdata(pdev, i2c);......
}

2.5 总线驱动remove函数

static int i2c_msm_remove(struct platform_device *pdev)
{struct i2c_msm_ctrl *ctrl = platform_get_drvdata(pdev);//确保注销总线驱动前数据发送完毕mutex_lock(&ctrl->xfer.mtx);ctrl->pwr_state = I2C_MSM_PM_SYS_SUSPENDED;pm_runtime_disable(ctrl->dev); //禁用pm管理相关操作i2c_msm_frmwrk_unreg(ctrl);     //注销adaptermutex_unlock(&ctrl->xfer.mtx);mutex_destroy(&ctrl->xfer.mtx);i2c_msm_dma_teardown(ctrl);i2c_msm_dbgfs_teardown(ctrl);i2c_msm_rsrcs_irq_teardown(ctrl);  //释放中断资源i2c_msm_rsrcs_clk_teardown(ctrl);  //释放时钟资源i2c_msm_rsrcs_mem_teardown(ctrl);  //释放IO内存i2x_msm_blk_free_cache(ctrl);       //释放cache
return 0;
}

2.6 algorithm通信方法

static const struct i2c_algorithm i2c_msm_frmwrk_algrtm = {.master_xfer     = i2c_msm_frmwrk_xfer, //通信方法.functionality = i2c_msm_frmwrk_func, //检测通信方法支持的功能或协议
};

2.7 xfer通信方法

master_xfer()函数实现总线上数据传输，与具体的适配器有关，其实现模板如下。

static int i2c_adapter_xxx_xfer(structi2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
{  ......  for (i = 0; i < num; i++) {  i2c_adapter_xxx_start();  /*产生开始位START*/ if (msgs[i]->flags & I2C_M_RD) {    /*若是读取消息*/  /*发送从机设备读地址*/
i2c_adapter_xxx_setaddr((msg->addr << 1) | 1);i2c_adapter_xxx_wait_ack();   /*获得从机设备的ACK*/  /*读取len长度的数据到buf中*/i2c_adapter_xxx_readbytes(msgs[i]->buf,msgs[i]->len);    } else {    //若是写消息i2c_adapter_xxx_setaddr(msg->addr << 1);  //发送从机设备写地址i2c_adapter_xxx_wait_ack();  /*获得从机设备的ACK*/i2c_adapter_xxx_writebytes(msgs[i]->buf, msgs[i]->len);//写}  }  i2c_adapter_xxx_stop();    /*产生停止位STOP*/
}

函数模板中的i2c_adapter_xxx_start()、i2c_adapter_xxx_setaddr()等函数用于完成适配器的底层硬件操作，与I2C适配器和CPU的具体硬件直接相关，需要由工程师根据芯片的datasheet来实现。

2.8 功能检测函数func

static u32 i2c_msm_frmwrk_func(struct i2c_adapter *adap)
{return I2C_FUNC_I2C | (I2C_FUNC_SMBUS_EMUL &
~ I2C_FUNC_SMBUS_QUICK);
}

返回与自己选用的协议相关的宏（数值）。这些宏是在内核中定义好的，可直接用。

2.9 总线驱动模块初始化、卸载函数

static int i2c_msm_init(void)
{return platform_driver_register(&i2c_msm_driver);
}
arch_initcall(i2c_msm_init);static void i2c_msm_exit(void)
{platform_driver_unregister(&i2c_msm_driver);
}
module_exit(i2c_msm_exit);

3．I2C设备驱动bma2x2

3.1 定义设备驱动i2c_driver

static struct i2c_driver bma2x2_driver = {.driver = {.owner  = THIS_MODULE,.name   = SENSOR_NAME,.of_match_table = bma2x2_of_match,},.suspend    = bma2x2_suspend,.resume     = bma2x2_resume,.id_table   = bma2x2_id,.probe      = bma2x2_probe,.remove     = bma2x2_remove,.shutdown   = bma2x2_shutdown,
};

3.2 设备树匹配

static const struct of_device_id bma2x2_of_match[] = {{ .compatible = "vendor, SENSOR_NAME", },{ },
};

3.3 设备驱动probe函数

static int bma2x2_probe(struct i2c_client *client,const struct i2c_device_id *id)
{
if (!i2c_check_functionality(client->adapter, I2C_FUNC_I2C))
{adap->algo->functionality(); //总线驱动部分if (client->dev.of_node) {//省略了：利用client->dev初始化bma2x2_data数据//从设备树中获取相关资源信息如gpio、中断（具体看dts文件）err = bma2x2_parse_dt(&client->dev, pdata);}} else {//若dts中不存在数据，获取平台数据pdata = client->dev.platform_data;}err = bma2x2_power_ctl(data, true);//电源管理控制if (bma2x2_soft_reset(client) < 0)//重启sensorsbma2x2_check_chip_id(client, data);/* read and check chip id */bma2x2_open_init(client, data);  //设置bandwidth、range（会在sysfs中留有接口）err = bma2x2_pinctrl_init(data);//根据dts获取的信息初始化pinctrl   /* check interrupt feature enable state */if ((pdata->use_int2 && (!BMA2x2_IS_INT2_ENABLED())) ||(!pdata->use_int2 && (!BMA2x2_IS_INT1_ENABLED()))) {......}//初始化GPIO为中断引脚if (pdata->use_int2) {data->int_flag = pdata->int2_flag;err = bma2x2_get_interrupt_gpio(data,pdata->gpio_int2);} else {data->int_flag = pdata->int1_flag;err = bma2x2_get_interrupt_gpio(data,pdata->gpio_int1);}//申请中断号err = request_irq(data->IRQ, bma2x2_irq_handler,data->int_flag, "bma2x2", data);//申请input devicedev = devm_input_allocate_device(&client->dev);//申请input interrupt devicedev_interrupt = devm_input_allocate_device(&client->dev);dev->name = SENSOR_NAME;dev->id.bustype = BUS_I2C;input_set_capability(dev, EV_ABS, ABS_MISC);input_set_abs_params(dev, ABS_X, ABSMIN, ABSMAX, 0, 0);input_set_abs_params(dev, ABS_Y, ABSMIN, ABSMAX, 0, 0);input_set_abs_params(dev, ABS_Z, ABSMIN, ABSMAX, 0, 0);input_set_drvdata(dev, data);err = input_register_device(dev);//注册input设备dev_interrupt->name = "bma_interrupt";dev_interrupt->id.bustype = BUS_I2C;input_set_capability(dev_interrupt, EV_REL,SLOW_NO_MOTION_INTERRUPT);......input_set_capability(dev_interrupt, EV_ABS,FLAT_INTERRUPT);input_set_drvdata(dev_interrupt, data);
//注册input interrupt设备err = input_register_device(dev_interrupt); data->dev_interrupt = dev_interrupt;data->input = dev;return 0;......  //error处理
}

3.4 设备驱动模块初始化、卸载函数

static int __init BMA2X2_init(void)

{pr_crit_once("NWY %s: test for debug.\n", __FUNCTION__);return i2c_add_driver(&bma2x2_driver);
}
module_init(BMA2X2_init);static void __exit BMA2X2_exit(void)
{i2c_del_driver(&bma2x2_driver);
}
module_exit(BMA2X2_exit);

4．初始化匹配流程分析

在内核中增加log，查看打印信息可知：
（1）平台总线接收到78b6000.i2c平台设备的注册后，调用总线驱动的probe()函数，初始化i2c控制器对象adapter；注册adapter到i2c总线，添加到其设备链表中；匹配关联总线驱动。
（2）注册设备驱动bma2x2。
（3）调用设备驱动bma2x2_probe()函数，在注册i2c_client前会初始化i2c_client->adap，因此将i2c_client和adapter关联起来，注册驱动到i2c总线时，匹配关联绑定i2c_client，此时i2c_client和i2c_driver关联起来。

5．小结

总线驱动platform_driver：msm_i2c_ driver通过platform_bus与设备树i2c-4节点进行匹配，完成适配器i2c_adapter的实现，具体是在总线驱动的probe()函数中通过平台设备信息初始化adapter，并注册adapter；
设备驱动i2c_driver：bna2x2_driver通过i2c_bus与设备树i2c-4节点下的子节点进行匹配，完成设备i2c_client的实现。注意，adapter和i2c_client都被放到i2c总线的设备链表中。四者联系的总流程：
（1）内核初始化platform_bus，具体是在driver_init()中，比任何xxx_initcall都要早；
（2）初始化i2c_bus（postcore_initcall，等级2）；
（3）展开设备树成各个平台设备信息，具体是调用等级为3的arch_initcall中的customize_machine()函数，再调用各个平台的init_machine()函数实现；
（4）注册总线驱动xxx_i2c_driver（等级4的subsys_initcall或等级6的module_init），遍历platform_bus中设备链表的每个平台设备（dts展开得到），以找到与该驱动匹配的设备，若找到则调用总线驱动的probe()函数，即xxx_i2c_driver->probe()，在此通过找到的平台设备的信息初始化adapter设备的信息，然后调用了i2c_add_adapter()函数；
（5）在i2c_add_adapter()函数中，调用device_register()函数对adapter设备进行注册，添加到i2c总线的设备链表中进行管理，并匹配、关联、绑定对应总线驱动。此时i2c_adapter与总线驱动联系起来。
（6）其后遍历i2c_bus上的i2c_driver链表，都调用__process_new_adapter()函数，其又调用了i2c_new_device()函数，使得i2c_driver去探测并实例化注册i2c_client，在注册i2c_client前会初始化i2c_client->adap，因此将i2c_client和adapter关联起来；在注册i2c_client时会遍历i2c_bus上驱动链表，匹配、关联、绑定合适的i2c_driver，此时i2c_driver和i2c_client联系起来；若此时i2c_driver仍未注册，则等待其注册时由i2c_driver匹配i2c_client。

小结：所有的联系始于总线驱动的注册，关键在于i2c_add_adapter()函数，以实例化i2c_client为目的，先联系adapter，再联系i2c_driver。

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