10-Linux的i2c-dev.c文件分析
15.4.3 Linux的i2c-dev.c文件分析
i2c-dev.c文件完全可以被看作一个I2C设备驱动，不过，它实现的一个i2c_client是虚拟、临时的，随着设备文件的打开而产生，并随设备文件的关闭而撤销，并没有被添加到i2c_adapter的clien链表中。i2c-dev.c针对每个I2C适配器生成一个主设备号为89的设备文件，实现了i2c_driver的成员函数以及文件操作接口，所以i2c-dev.c的主体是“i2c_driver成员函数+字符设备驱动”。
i2c-dev.c中提供i2cdev_read()、i2cdev_write()函数来对应用户空间要使用的read()和write()文件操作接口，这两个函数分别调用I2C核心的i2c_master_recv()和i2c_master_send()函数来构造一条I2C消息并引发适配器algorithm通信函数的调用，完成消息的传输，对应于如图15.4所示的时序。但是，很遗憾，大多数稍微复杂一点I2C设备的读写流程并不对应于一条消息，往往需要两条甚至更多的消息来进行一次读写周期（即如图15.5所示的重复开始位RepStart模式），这种情况下，在应用层仍然调用read()、write()文件API来读写I2C设备，将不能正确地读写。许多工程师碰到过类似的问题，往往经过相当长时间的调试都没法解决I2C设备的读写，连错误的原因也无法找到，显然是对i2cdev_read()和i2cdev_write()函数的作用有所误解。
鉴于上述原因，i2c-dev.c中i2cdev_read()和i2cdev_write()函数不具备太强的通用性，没有太大的实用价值，只能适用于非RepStart模式的情况。对于两条以上消息组成的读写，在用户空间需要组织i2c_msg消息数组并调用I2C_RDWR IOCTL命令。代码清单15.15所示为i2cdev_ioctl()函数的框架。
代码清单15.15 i2c-dev_c中的i2cdev_ioctl函数
1 static int i2cdev_ioctl(struct inode inode, struct file file,
2 unsigned int cmd, unsigned long arg)
3 {
4 struct i2c_client client = (struct i2c_client )file->private_data;
5 ...
6 switch ( cmd ) {
7 case I2C_SLAVE:
8 case I2C_SLAVE_FORCE:
9 ... /设置从设备地址/
10 case I2C_TENBIT:
11 ...
12 case I2C_PEC:
13 ...
14 case I2C_FUNCS:
15 ...
16 case I2C_RDWR:
17 return i2cdev_ioctl_rdrw(client, arg);
18 case I2C_SMBUS:
19 ...
20 case I2C_RETRIES:
21 ...
22 case I2C_TIMEOUT:
23 ...
24 default:
25 return i2c_control(client,cmd,arg);
26 }
27 return 0;
28 }
常用的IOCTL包括I2C_SLAVE（设置从设备地址）、I2C_RETRIES（没有收到设备ACK情况下的重试次数，默认为1）、I2C_TIMEOU（超时）以及I2C_RDWR。
代码清单15.16和代码清单15.17所示为直接通过read()、write()接口和O_RDWR IOCTL读写I2C设备的例子。
代码清单15.16 直接通过read()/write()读写I2C设备
1 #include <stdio.h>
2 #include <linux/types.h>
3 #include <fcntl.h>
4 #include <unistd.h>
5 #include <stdlib.h>
6 #include <sys/types.h>
7 #include <sys/ioctl.h>
8 #include <linux/i2c.h>
9 #include <linux/i2c-dev.h>
10
11 int main(int argc, char **argv)
12 {
13 unsigned int fd;
14 unsigned short mem_addr;
15 unsigned short size;
16 unsigned short idx;
17 #define BUFF_SIZE 32
18 char buf[BUFF_SIZE];
19 char cswap;
20 union
21 {
22 unsigned short addr;
23 char bytes[2];
24 } tmp;
25
26 if (argc < 3) {
27 printf("Use:\n%s /dev/i2c-x mem_addr size\n", argv[0]);
28 return 0;
29 }
30 sscanf(argv[2], "%d", &mem_addr);
31 sscanf(argv[3], "%d", &size);
32
33 if (size > BUFF_SIZE)
34 size = BUFF_SIZE;
35
36 fd = open(argv[1], O_RDWR);
37
38 if (!fd) {
39 printf("Error on opening the device file\n");
40 return 0;
41 }
42
43 ioctl(fd, I2C_SLAVE, 0x50); / 设置EEPROM地址 /
44 ioctl(fd, I2C_TIMEOUT, 1); / 设置超时 /
45 ioctl(fd, I2C_RETRIES, 1); / 设置重试次数 /
46
47 for (idx = 0; idx < size; ++idx, ++mem_addr) {
48 tmp.addr = mem_addr;
49 cswap = tmp.bytes[0];
50 tmp.bytes[0] = tmp.bytes[1];
51 tmp.bytes[1] = cswap;
52 write(fd, &tmp.addr, 2);
53 read(fd, &buf[idx], 1);
54 }
55 buf[size] = 0;
56 close(fd);
57 printf("Read %d char: %s\n", size, buf);
58 return 0;
59 }
代码清单15.17 通过O_RDWR IOCTL读写I2C设备
1 #include <stdio.h>
2 #include <linux/types.h>
3 #include <fcntl.h>
4 #include <unistd.h>
5 #include <stdlib.h>
6 #include <sys/types.h>
7 #include <sys/ioctl.h>
8 #include <errno.h>
9 #include <assert.h>
10 #include <string.h>
11 #include <linux/i2c.h>
12 #include <linux/i2c-dev.h>
13
14 int main(int argc, char **argv)
15 {
16 struct i2c_rdwr_ioctl_data work_queue;
17 unsigned int idx;
18 unsigned int fd;
19 unsigned int slave_address, reg_address;
20 unsigned char val;
21 int i;
22 int ret;
23
24 if (argc < 4) {
25 printf("Usage:\n%s /dev/i2c-x start_addr reg_addr\n", argv[0]);
26 return 0;
27 }
28
29 fd = open(argv[1], O_RDWR);
30
31 if (!fd) {
32 printf("Error on opening the device file\n");
33 return 0;
34 }
35 sscanf(argv[2], "%x", &slave_address);
36 sscanf(argv[3], "%x", ®_address);
37
38 work_queue.nmsgs = 2; / 消息数量 /
39 work_queue.msgs = (struct i2c_msg)malloc(work_queue.nmsgs sizeof(struct
40 i2c_msg));
41 if (!work_queue.msgs) {
42 printf("Memory alloc error\n");
43 close(fd);
44 return 0;
45 }
46
47 ioctl(fd, I2C_TIMEOUT, 2); / 设置超时 /
48 ioctl(fd, I2C_RETRIES, 1); / 设置重试次数 /
49
50 for (i = reg_address; i < reg_address + 16; i++) {
51 val = i;
52 (work_queue.msgs[0]).len = 1;
53 (work_queue.msgs[0]).addr = slave_address;
54 (work_queue.msgs[0]).buf = &val;
55
56 (work_queue.msgs[1]).len = 1;
57 (work_queue.msgs[1]).flags = I2C_M_RD;
58 (work_queue.msgs[1]).addr = slave_address;
59 (work_queue.msgs[1]).buf = &val;
60
61 ret = ioctl(fd, I2C_RDWR, (unsigned long) &work_queue);
62 if (ret < 0)
63 printf("Error during I2C_RDWR ioctl with error code: %d\n", ret);
64 else
65 printf("reg:%02x val:%02x\n", i, val);
66 }
67 close(fd);
68 return ;
69 }
该程序位于虚拟机的/home/lihacker/develop/svn/ldd6410-read-only/tes/i2c/i2c-base-test目录，使用该工具可指定读取某I2C控制器上某I2C从设备的某寄存器，如读I2C控制器0上的地址为0x18的从设备，从寄存器0x20开始读：
i2c-test /dev/i2c-0 0x18 0x20
reg:20 val:07
reg:21 val:00
reg:22 val:00
reg:23 val:00
reg:24 val:00
reg:25 val:00
reg:26 val:00
reg:27 val:00
reg:28 val:00
reg:29 val:00
reg:2a val:00
reg:2b val:00
reg:2c val:00
reg:2d val:00
reg:2e val:00
reg:2f val:00