IIC总线数据传输流程分析

时间：2009-04-03 来源：LinuxSmartphone

这些天研究IIC 总线,得到论坛很多大虾的帮助,谢谢你们的无私,才让我们这样的新手能得到提高. 本着班门弄斧的精神,把自己的学习经验共享出来,以供更多的新手能够少走一些弯路. 里面可能也会有错误,希望指正.谢谢. 别笑我哈,我是新手.呵呵

因为I2C.DEV 中的IOCTL 函数就能完成IIC总线的读写数据,因此
首先分析I2C.DEV 中的 ioctl 函数，
＝＝＝＝＝＝＝＝＝两个重要的结构体＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

struct i2c_msg {
__u16 addr; /* slave address */
__u16 flags;
#define I2C_M_TEN 0x10 /* we have a ten bit chip address */
#define I2C_M_RD 0x01
#define I2C_M_NOSTART 0x4000
#define I2C_M_REV_DIR_ADDR 0x2000
#define I2C_M_IGNORE_NAK 0x1000
#define I2C_M_NO_RD_ACK  0x0800
#define I2C_M_RECV_LEN  0x0400 /* length will be first received byte */
__u16 len;  /* msg length */
__u8 *buf;  /* pointer to msg data */
};

struct i2c_rdwr_ioctl_data {
struct i2c_msg __user *msgs; /* pointers to i2c_msgs */
__u32 nmsgs; /* number of i2c_msgs */
};

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

case I2C_RDWR:
  if (copy_from_user(&rdwr_arg,
       (struct i2c_rdwr_ioctl_data __user *)arg,
       sizeof(rdwr_arg))) // arg 传递过来的是地址，强制转换为结构体类型指针

   return -EFAULT;
  /* Put an arbitrary limit on the number of messages that can
   * be sent at once */
  if (rdwr_arg.nmsgs > I2C_RDRW_IOCTL_MAX_MSGS)
   return -EINVAL;
  rdwr_pa = (struct i2c_msg *)
   kmalloc(rdwr_arg.nmsgs * sizeof(struct i2c_msg),
   GFP_KERNEL);
  if (rdwr_pa == NULL) return -ENOMEM;
  if (copy_from_user(rdwr_pa, rdwr_arg.msgs,
       rdwr_arg.nmsgs * sizeof(struct i2c_msg))) {
   kfree(rdwr_pa);
   return -EFAULT;
  } // 第一个copy,已经拷贝arg->msgs指针到rdwr_arg的msgs指针，这里的COPY会把msgs指向的内容拷贝到rdwr_pa中，同时rdwr_pa->buf 指针指向用户空间msgs->buf 的指针

  data_ptrs = kmalloc(rdwr_arg.nmsgs * sizeof(u8 __user *), GFP_KERNEL);
  if (data_ptrs == NULL) {
   kfree(rdwr_pa);
   return -ENOMEM;
  }
  res = 0;
  for( i=0; i<rdwr_arg.nmsgs; i++ ) {
   /* Limit the size of the message to a sane amount */
   if (rdwr_pa[i].len > 8192) {
    res = -EINVAL;
    break;
   }
   data_ptrs[i] = (u8 __user *)rdwr_pa[i].buf;
     // data_prts 指向 RDWR_pa.buf，即指向用户空间穿过来的buf中数据缓冲区

   rdwr_pa[i].buf = kmalloc(rdwr_pa[i].len, GFP_KERNEL);//重新分配buf

   if(rdwr_pa[i].buf == NULL) {
    res = -ENOMEM;
    break;
   }
   if(copy_from_user(rdwr_pa[i].buf,
    data_ptrs[i],             // 把用户空间数据拷贝到 rdwr_pa.buf 中

    rdwr_pa[i].len)) {
     ++i; /* Needs to be kfreed too */
     res = -EFAULT;
    break;
   }
  }
  if (res < 0) {
   int j;
   for (j = 0; j < i; ++j)
    kfree(rdwr_pa[j].buf);
   kfree(data_ptrs);
   kfree(rdwr_pa);
   return res;
  }
  res = i2c_transfer(client->adapter, // 最终会调用s3c24xx_i2c_xfer函数

   rdwr_pa,
   rdwr_arg.nmsgs); // 拷贝完毕，开始发送

  while(i-- > 0) {
   if( res>=0 && (rdwr_pa[i].flags & I2C_M_RD)) {
    if(copy_to_user(
     data_ptrs[i],
     rdwr_pa[i].buf,
     rdwr_pa[i].len)) {
     res = -EFAULT; // 如果为读，把数据拷贝到用户空间

    }
   }
   kfree(rdwr_pa[i].buf);
  }
  kfree(data_ptrs);
  kfree(rdwr_pa);
  return res;

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝下面分析i2c_s3c2410.c的传输过程＝＝＝＝＝＝＝＝＝
启动s3c24xx_i2c_message_start函数开始传输,
在这个函数里面会首先发送从器件地址
addr = (msg->addr & 0x7f) << 1; // 我的24C02地址为0xa0,此处msg->addr=0x50
if (msg->flags & I2C_M_RD) {
  stat |= S3C2410_IICSTAT_MASTER_RX;
  addr |= 1;
} else
  stat |= S3C2410_IICSTAT_MASTER_TX;
writeb(addr, i2c->regs + S3C2410_IICDS);

发送完后，会进入中断s3c24xx_i2c_irq中，处理中断标志后，进入发送下一个字节i2s_s3c_irq_nextbyte函数，此函数非常重要，几乎所有的功能在此完成

进入s3c24xx_i2c_doxfer函数的时候，会设置status=STATE_START,
因此，i2s_s3c_irq_nextbyte 函数首先分析 case state_start

if (i2c->msg->flags & I2C_M_RD)
   i2c->state = STATE_READ;
  else
   i2c->state = STATE_WRITE; // 判断为读还是写


  if (is_lastmsg(i2c) && i2c->msg->len == 0) { //没有消息，或者长度为0，停止总线

   s3c24xx_i2c_stop(i2c, 0);
   goto out_ack;
  }
  if (i2c->state == STATE_READ) // 若是读，直接跳到读命令分支

   goto prepare_read;

                                  // 否则，进入写分支

case STATE_WRITE:
  retry_write:
  if (!is_msgend(i2c)) {       // 判断是否单个消息中的发送内容msg->buf已经传输完毕

   byte = i2c->msg->buf[i2c->msg_ptr++];  // 发送下一个内容

   writeb(byte, i2c->regs + S3C2410_IICDS);
     ndelay(i2c->tx_setup);
  }

else if (!is_lastmsg(i2c))  // 判断多个消息msgs是否已经结束了

{
   /* we need to go to the next i2c message */
   dev_dbg(i2c->dev, "WRITE: Next Message\n");
   i2c->msg_ptr = 0;
   i2c->msg_idx ++;
   i2c->msg++;             // 指向下一个消息


   /* check to see if we need to do another message */
       if (i2c->msg->flags & I2C_M_NOSTART)
       {                         // 不需要重新启动,注释说不支持此模式

             if (i2c->msg->flags & I2C_M_RD)
          {
            s3c24xx_i2c_stop(i2c, -EINVAL);
          }
             goto retry_write;
        }
      else
     {
      s3c24xx_i2c_message_start(i2c, i2c->msg); // 发送下条消息,重新启动,发送从机地址

      i2c->state = STATE_START;
     }
  }
  else
  {                            // 全部发送完成,结束

   /* send stop */
   s3c24xx_i2c_stop(i2c, 0);
  }
  break;

case STATE_READ: 读部分,比较简单就不分析了

就这样不停的在中断函数s3c24xx_i2c_irq里面跳啊跳,又跳到i2s_s3c_irq_nextbyte
最后到了结束的时候,s3c24xx_i2c_stop调用s3c24xx_i2c_master_complete函数,
接着使 i2c->msg_num = 0 唤醒睡眠

s3c24xx_i2c_doxfer函数中
timeout = wait_event_timeout(i2c->wait, i2c->msg_num == 0, HZ * 5); 返回,
整个传输完成.