驅(qū)動開發(fā)-EEPROM讀寫技術(shù)

1、EEPROM讀寫技術(shù)一、 確定任務1、 掌握基本的字符設備的驅(qū)動程序設計。2、 掌握基本的文件操作。3、 掌握在操作系統(tǒng)下的IIC驅(qū)動程序的原理。二、 學習內(nèi)容 1、 閱讀S5PV210數(shù)據(jù)手冊，熟悉IIC控制器的原理。2、 熟悉EEPROM器件FM24CL04的數(shù)據(jù)手冊。3、 編寫makefile文件。4、 下載并調(diào)試操作FM24CL04的應用程序。三、基礎(chǔ)知識1、 硬件原理：a) 原理圖：·b) 寄存器簡介：· 系統(tǒng)框圖：I2C控制器的主要作用是在SCL時鐘的同步下，將數(shù)據(jù)逐位移出IO引腳。I2C時序圖請讀者自行查看FM24CL04數(shù)據(jù)手冊。寄存器I2CCON主要最用是

2、設置分頻比。I2CSTAT狀態(tài)寄存器主要用于設置控制器的工作模式，設置起始與結(jié)束條件。I2CADD地址寄存器，用于保存從機地址。I2CDS數(shù)據(jù)移位寄存器，主要用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。四、基本原理1、 I2C協(xié)議介紹：請讀者詳細查看AT24C系列EERPOM的數(shù)據(jù)手冊及IIC總線規(guī)范相關(guān)資料。2、 驅(qū)動原理：a)  Linux系統(tǒng)對I2C總線具有很好的支持。與硬件物理連接相對應的，Linux的I2C框架中各個部分的關(guān)系如下圖所示：b) 從上圖中，可以看出 Linux中，IIC的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)分為四個層次：· IIC核心服務層，圖中i2c-core的地方，具體的實現(xiàn)代碼文件是在 /$(K

3、ERNEL_DIR)/drivers/i2c/i2c-core.c中。這一層主要的功能是向上、下兩層提供設備管理的服務，這些服務與具體的硬件底層無關(guān)，下層的IIC總線控制器驅(qū)動(圖中Adapter)可以調(diào)用它的核心服務來向系統(tǒng)加入對該IIC總線的支持。而上層的具體與連接在該總線上的設備，如EEPROM，通訊的驅(qū)動程序可以調(diào)用核心層的服務與硬件設備進行讀寫等通訊。從這里我們可以看出這層主要起一個橋接的作用。· IIC總線驅(qū)動層，圖中Adapter的地方，在GEC210實驗板上，具體的實現(xiàn)代碼文件是在/$(KERNEL_DIR)/drivers/i2c/busses/i2c-s3c241

4、0.c中。這一層主要實現(xiàn)對具體的IIC總線控制器的驅(qū)動。具體控制器芯片的IIC控制方式不同，所以對不同的控制器要有不同的驅(qū)動，而對S5PV210 CPU來講，它的驅(qū)動就是i2c-s3c2410.c。該文件主要實現(xiàn)對控制器的初始化，然后調(diào)用核心服務層把S5PV210的IIC總線加入到 Linux Kernel中。· IIC設備驅(qū)動層，圖中client和i2c-dev的地方，具體的實現(xiàn)代碼在/$(KERNEL)/drivers/i2c/i2c-dev.c和/$(KERNEL)/drivers/i2c/chips目錄下的文件。這一層主要是調(diào)用核心服務層實現(xiàn)對在總線上的設備的操作。另外實現(xiàn)了

5、提供給用戶級應用程序的用戶操作總線的接口，如read、write和ioctl等。在GEC210實驗板中，i2c-dev.c實現(xiàn)的字符設備名為：/dev/i2c/0。表示的是系統(tǒng)的IIC總線0。應用程序可以通過該設備對這條總線上的設備進行控制。· 用戶應用程序，圖中program的地方，實驗中具體的對EEPROM的測試程序的讀寫測試程序是I2c_test.c。該應用程序，打開 /dev/i2c/0設備，通過ioctl對EEPROM地址進行設置。然后調(diào)用write系統(tǒng)調(diào)用寫EEPROM，再調(diào)用read 讀EEPROM對數(shù)據(jù)進行校驗。五、代碼設計 3、 驅(qū)動代碼簡析(詳細代碼請讀者查看/d

6、river/i2c/i2c-dev.c文件) ，I2C主控設備驅(qū)動程序節(jié)點，實現(xiàn)字符設備的打開、關(guān)閉、讀/寫、ioctrl等函數(shù)a) 設備注冊函數(shù)static int _init i2c_dev_init(void)res = register_chrdev(I2C_MAJOR, "i2c", &i2cdev_fops); /注冊名為“I2C”的設備i2c_dev_class = class_create(THIS_MODULE, "i2c-dev"); /創(chuàng)建I2C類設備res = i2c_add_driver(&i2cdev_driv

7、er); /注冊I2C總線驅(qū)動程序釋放設備函數(shù)：static void _exit i2c_dev_exit(void)i2c_del_driver(&i2cdev_driver);class_destroy(i2c_dev_class);unregister_chrdev(I2C_MAJOR, "i2c");打開設備函數(shù)：static int i2cdev_open(struct inode *inode, struct file *file)unsigned int minor = iminor(inode); /得到次設備號i2c_dev = i2c_dev_

8、get_by_minor(minor); /通過次設備號找到相應設備adap = i2c_get_adapter(i2c_dev->adap->nr); /得到與該次設備相關(guān)聯(lián)的IIC總線設配器client->adapter = adap;file->private_data = client; /傳遞給ioctl控制設備函數(shù)：static long i2cdev_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)struct i2c_client *client = file->privat

9、e_data; /open函數(shù)傳遞過來switch (cmd) case I2C_SLAVE: /不適用了，為了向前兼容case I2C_SLAVE_FORCE:case I2C_TENBIT: /設置標志，啟動（禁止）10位模式if (arg)client->flags |= I2C_M_TEN;elseclient->flags &= I2C_M_TEN;return 0;return 0;讀設備函數(shù)：static ssize_t i2cdev_read(struct file *file, char _user *buf, size_t count,loff_t *o

10、ffset)struct i2c_client *client = file->private_data; /open函數(shù)傳遞ret = i2c_master_recv(client, tmp, count); /啟動總線，從器件讀數(shù)據(jù)ret = copy_to_user(buf, tmp, count) ? -EFAULT : ret; /將讀取的數(shù)據(jù)返回給用戶空間寫設備函數(shù)：static ssize_t i2cdev_write(struct file *file, const char _user *buf,size_t count, loff_t *offset)struct i

11、2c_client *client = file->private_data;if (copy_from_user(tmp, buf, count) /將用戶空間的數(shù)據(jù)拷貝到內(nèi)核空間ret = i2c_master_send(client, tmp, count); /啟動總線，將要寫的數(shù)據(jù)發(fā)送到器件1、 drivers/i2c/i2c-core.c，I2C核心驅(qū)動程序，實現(xiàn)I2C設備（包括I2C總線適配器和I2C從設備）的注冊、刪除、通信等功能，主要函數(shù)如下：int i2c_add_driver(struct i2c_driver *driver)，注冊IIC總線驅(qū)動程序。int i2

12、c_add_adapter(struct i2c_adapter *adap)，注冊I2C控制器。int i2c_transfer(struct i2c_adapter * adap, struct i2c_msg *msgs, int num)，啟動I2C總線，進行具體的讀寫操作。2、 drivers/i2c/busses/i2c-s3c2410.c，針對S5PV210的I2C控制器的驅(qū)動程序，主要代碼如下：a) 在調(diào)用 driver_register()的過程中，當找到一個合適的設備后，總線驅(qū)動程序調(diào)用該函數(shù)：static int s3c24xx_i2c_probe(struct devi

13、ce *dev).i2c->clk = clk_get(&pdev->dev, "i2c");clk_enable(i2c->clk); /使能I2C控制器的時鐘i2c->ioarea = request_mem_region(res->start, (res->end-res->start)+1, pdev->name); .i2c->regs = ioremap(res->start, (res->end-res->start)+1); /映射寄存器，從物理空間映射到虛擬空間.ret = s

14、3c24xx_i2c_init(i2c); /初始化.ret = request_irq(i2c->irq, s3c24xx_i2c_irq, IRQF_DISABLED, dev_name(&pdev->dev), i2c); /向系統(tǒng)申請中斷ret = i2c_add_numbered_adapter(&i2c->adap);/向內(nèi)核注冊IIC適配器b) IIC控制器初始化函數(shù)： static int s3c24xx_i2c_init(struct s3c24xx_i2c *i2c)unsigned long iicon = S3C2410_IICCON_

15、IRQEN | S3C2410_IICCON_ACKEN;pdata->cfg_gpio(to_platform_device(i2c->dev); /設置GPIO口的功能為SDA和SCLwriteb(pdata->slave_addr, i2c->regs + S3C2410_IICADD); /設置控制器的從機地址writel(iicon, i2c->regs + S3C2410_IICCON);if (s3c24xx_i2c_clockrate(i2c, &freq) != 0) /設置時鐘writel(0, i2c->regs + S3C24

16、10_IICCON);dev_err(i2c->dev, "cannot meet bus frequency requiredn");return -EINVAL;中斷函數(shù)：static irqreturn_t s3c24xx_i2c_irq(int irqno, void *dev_id)status = readl(i2c->regs + S3C2410_IICSTAT); /讀IIC狀態(tài)i2s_s3c_irq_nextbyte(i2c, status); 根據(jù)狀態(tài)進行下一步的處理，如繼續(xù)讀、寫或終止總線的操作 c) 重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：/* i2c bus r

17、egistration info */static const struct i2c_algorithm s3c24xx_i2c_algorithm = .master_xfer= s3c24xx_i2c_xfer,/IIC總線通信傳輸算法，管理IIC控制器，實現(xiàn)IIC總線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收.functionality= s3c24xx_i2c_func,;3、 驅(qū)動程序的編譯：a) 進入內(nèi)核目錄，#make menuconfig -I2C support然后按下圖進行設置：進入I2C Hardware Bus support:b) 編譯生成內(nèi)核鏡像，將其燒寫到實驗箱上。4、 測試代碼編寫：#d

18、efine CHIP_ADDR 0x50#define PAGE_SIZE0x08#define I2C_DEV_PATH "/dev/i2c/0" /設備路徑static int read_eeprom(int fd, char buff, int addr, int count)int res;if(write(fd, &addr, 1) != 1)return -1;res=read(fd, buff, count);printf("read %d byte at 0x%.2xn", res, addr);return res;static

19、 int write_eeprom(int fd, char buff, int addr, int count)int res;int i;char sendbufferPAGE_SIZE+1;memcpy(sendbuffer+1, buff, count);sendbuffer0=addr; res= write(fd, sendbuffer, count+1); printf("write %d byte at 0x%.2xn", res ,addr);int main(void)int fd, n, res;unsigned char bufPAGE_SIZE;f

20、d = open(I2C_DEV_PATH, O_RDWR); /打開I2C設備if(fd < 0)printf("#i2c test device open fail#n");return (-1);printf("success, i2c open file device %d n",fd);res = ioctl(fd, I2C_TENBIT,0);/設置不使用10位地址模式res = ioctl(fd, I2C_SLAVE_FORCE, CHIP_ADDR);/設置從器件的地址printf("ioctl I2C_SLAVE_FORCE msg NO:%dn",res);for(n=0; n<PAGE_SIZE; n+)bufn=n;write_eeprom(f