驱动开发-EEPROM读写技术

1、EEPROM读写技术一、 确定任务1、 掌握基本的字符设备的驱动程序设计。2、 掌握基本的文件操作。3、 掌握在操作系统下的IIC驱动程序的原理。二、 学习内容 1、 阅读S5PV210数据手册，熟悉IIC控制器的原理。2、 熟悉EEPROM器件FM24CL04的数据手册。3、 编写makefile文件。4、 下载并调试操作FM24CL04的应用程序。三、基础知识1、 硬件原理：a) 原理图：·b) 寄存器简介：· 系统框图：I2C控制器的主要作用是在SCL时钟的同步下，将数据逐位移出IO引脚。I2C时序图请读者自行查看FM24CL04数据手册。寄存器I2CCON主要最用是

2、设置分频比。I2CSTAT状态寄存器主要用于设置控制器的工作模式，设置起始与结束条件。I2CADD地址寄存器，用于保存从机地址。I2CDS数据移位寄存器，主要用于发送和接收数据。四、基本原理1、 I2C协议介绍：请读者详细查看AT24C系列EERPOM的数据手册及IIC总线规范相关资料。2、 驱动原理：a)  Linux系统对I2C总线具有很好的支持。与硬件物理连接相对应的，Linux的I2C框架中各个部分的关系如下图所示：b) 从上图中，可以看出 Linux中，IIC的实现结构分为四个层次：· IIC核心服务层，图中i2c-core的地方，具体的实现代码文件是在 /$(K

3、ERNEL_DIR)/drivers/i2c/i2c-core.c中。这一层主要的功能是向上、下两层提供设备管理的服务，这些服务与具体的硬件底层无关，下层的IIC总线控制器驱动(图中Adapter)可以调用它的核心服务来向系统加入对该IIC总线的支持。而上层的具体与连接在该总线上的设备，如EEPROM，通讯的驱动程序可以调用核心层的服务与硬件设备进行读写等通讯。从这里我们可以看出这层主要起一个桥接的作用。· IIC总线驱动层，图中Adapter的地方，在GEC210实验板上，具体的实现代码文件是在/$(KERNEL_DIR)/drivers/i2c/busses/i2c-s3c241

4、0.c中。这一层主要实现对具体的IIC总线控制器的驱动。具体控制器芯片的IIC控制方式不同，所以对不同的控制器要有不同的驱动，而对S5PV210 CPU来讲，它的驱动就是i2c-s3c2410.c。该文件主要实现对控制器的初始化，然后调用核心服务层把S5PV210的IIC总线加入到 Linux Kernel中。· IIC设备驱动层，图中client和i2c-dev的地方，具体的实现代码在/$(KERNEL)/drivers/i2c/i2c-dev.c和/$(KERNEL)/drivers/i2c/chips目录下的文件。这一层主要是调用核心服务层实现对在总线上的设备的操作。另外实现了

5、提供给用户级应用程序的用户操作总线的接口，如read、write和ioctl等。在GEC210实验板中，i2c-dev.c实现的字符设备名为：/dev/i2c/0。表示的是系统的IIC总线0。应用程序可以通过该设备对这条总线上的设备进行控制。· 用户应用程序，图中program的地方，实验中具体的对EEPROM的测试程序的读写测试程序是I2c_test.c。该应用程序，打开 /dev/i2c/0设备，通过ioctl对EEPROM地址进行设置。然后调用write系统调用写EEPROM，再调用read 读EEPROM对数据进行校验。五、代码设计 3、 驱动代码简析(详细代码请读者查看/d

6、river/i2c/i2c-dev.c文件) ，I2C主控设备驱动程序节点，实现字符设备的打开、关闭、读/写、ioctrl等函数a) 设备注册函数static int _init i2c_dev_init(void)res = register_chrdev(I2C_MAJOR, "i2c", &i2cdev_fops); /注册名为“I2C”的设备i2c_dev_class = class_create(THIS_MODULE, "i2c-dev"); /创建I2C类设备res = i2c_add_driver(&i2cdev_driv

7、er); /注册I2C总线驱动程序释放设备函数：static void _exit i2c_dev_exit(void)i2c_del_driver(&i2cdev_driver);class_destroy(i2c_dev_class);unregister_chrdev(I2C_MAJOR, "i2c");打开设备函数：static int i2cdev_open(struct inode *inode, struct file *file)unsigned int minor = iminor(inode); /得到次设备号i2c_dev = i2c_dev_

8、get_by_minor(minor); /通过次设备号找到相应设备adap = i2c_get_adapter(i2c_dev->adap->nr); /得到与该次设备相关联的IIC总线设配器client->adapter = adap;file->private_data = client; /传递给ioctl控制设备函数：static long i2cdev_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)struct i2c_client *client = file->privat

9、e_data; /open函数传递过来switch (cmd) case I2C_SLAVE: /不适用了，为了向前兼容case I2C_SLAVE_FORCE:case I2C_TENBIT: /设置标志，启动（禁止）10位模式if (arg)client->flags |= I2C_M_TEN;elseclient->flags &= I2C_M_TEN;return 0;return 0;读设备函数：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函数传递ret = i2c_master_recv(client, tmp, count); /启动总线，从器件读数据ret = copy_to_user(buf, tmp, count) ? -EFAULT : ret; /将读取的数据返回给用户空间写设备函数：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) /将用户空间的数据拷贝到内核空间ret = i2c_master_send(client, tmp, count); /启动总线，将要写的数据发送到器件1、 drivers/i2c/i2c-core.c，I2C核心驱动程序，实现I2C设备（包括I2C总线适配器和I2C从设备）的注册、删除、通信等功能，主要函数如下：int i2c_add_driver(struct i2c_driver *driver)，注册IIC总线驱动程序。int i2

12、c_add_adapter(struct i2c_adapter *adap)，注册I2C控制器。int i2c_transfer(struct i2c_adapter * adap, struct i2c_msg *msgs, int num)，启动I2C总线，进行具体的读写操作。2、 drivers/i2c/busses/i2c-s3c2410.c，针对S5PV210的I2C控制器的驱动程序，主要代码如下：a) 在调用 driver_register()的过程中，当找到一个合适的设备后，总线驱动程序调用该函数：static int s3c24xx_i2c_probe(struct devi

13、ce *dev).i2c->clk = clk_get(&pdev->dev, "i2c");clk_enable(i2c->clk); /使能I2C控制器的时钟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，从物理空间映射到虚拟空间.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); /向系统申请中断ret = i2c_add_numbered_adapter(&i2c->adap);/向内核注册IIC适配器b) IIC控制器初始化函数： 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); /设置GPIO口的功能为SDA和SCLwriteb(pdata->slave_addr, i2c->regs + S3C2410_IICADD); /设置控制器的从机地址writel(iicon, i2c->regs + S3C2410_IICCON);if (s3c24xx_i2c_clockrate(i2c, &freq) != 0) /设置时钟writel(0, i2c->regs + S3C24

16、10_IICCON);dev_err(i2c->dev, "cannot meet bus frequency requiredn");return -EINVAL;中断函数：static irqreturn_t s3c24xx_i2c_irq(int irqno, void *dev_id)status = readl(i2c->regs + S3C2410_IICSTAT); /读IIC状态i2s_s3c_irq_nextbyte(i2c, status); 根据状态进行下一步的处理，如继续读、写或终止总线的操作 c) 重要数据结构：/* i2c bus r

17、egistration info */static const struct i2c_algorithm s3c24xx_i2c_algorithm = .master_xfer= s3c24xx_i2c_xfer,/IIC总线通信传输算法，管理IIC控制器，实现IIC总线数据的发送和接收.functionality= s3c24xx_i2c_func,;3、 驱动程序的编译：a) 进入内核目录，#make menuconfig -I2C support然后按下图进行设置：进入I2C Hardware Bus support:b) 编译生成内核镜像，将其烧写到实验箱上。4、 测试代码编写：#d

18、efine CHIP_ADDR 0x50#define PAGE_SIZE0x08#define I2C_DEV_PATH "/dev/i2c/0" /设备路径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); /打开I2C设备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);/设置不使用10位地址模式res = ioctl(fd, I2C_SLAVE_FORCE, CHIP_ADDR);/设置从器件的地址printf("ioctl I2C_SLAVE_FORCE msg NO:%dn",res);for(n=0; n<PAGE_SIZE; n+)bufn=n;write_eeprom(f