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SylixOS iMX6平台I2C总线驱动

时间:2017-03-15  来源:未知  作者:linuxsir首页

原理概述

I2C总线驱动概述

I2C总线驱动是I2C适配器的软件实现,提供I2C适配器与从设备间完成数据通信的能力,比如起始,停止,应答信号和MasterXfer的实现函数。驱动程序包含初始化I2C总线控制器__i2cHwInit函数,操作函数集(总线传输__i2cTransfer函数,总线控制__i2cMasterCtl函数)。

Imx6ul控制器的硬件描述

imx6ul处理器内部集成了一个I2C控制器,通过五个寄存器来进行控制。

I2Cx_IADR

I2C地址寄存器

I2Cx_IFDR

I2C分频寄存器

I2Cx_I2CR

I2C控制寄存器

I2Cx_I2SR

I2C状态寄存器

I2Cx_I2DR

I2C数据寄存器

通过I2Cx_I2CR,I2Cx_IFDR,I2Cx_I2DR,I2Cx_IADR寄存器操作,可在I2C总线上产生开始位、停止位、数据和地址,而传输的状态则通过I2Cx_I2SR寄存器来获取。

I2C总线传输编程流程

I2C总线驱动传输函数,主要编程流程如图 21所示。

图 21 I2C编程状态

传输大致流程:

1.使能I2C控制器

2.设置为主模式(占用总线)

3.传输消息(总线传输完成产生IIF中断,在中断中判断是否传输完成)

4.传输完成后设置为从模式(释放总线)

5.失能I2C

  1. I2C总线传输中断处理

    I2C总线驱动中断处理,编程流程如图 22所示。

    图 22中断处理

    技术实现

    I2C总线驱动框架

    I2C总线驱动实现基本功能,只要实现如图 31中的四个函数即可。

    图 31 I2C总线驱动四个基本函数

    i2cBusCreate

    i2cBusCreate函数初始化目标电路板i2c总线系统,调用i2cBusFuns函数初始化相应I2C总线系统并创建对应I2C适配器。根据在bspimx6ul/bsp/SylixOS/bsp/ulevk_board/bspboard.h中的I2C配置,初始化相应的I2C总线。

    i2cBusFuncs

    i2cBusFuncs函数用于初始化 i2c总线并获取操作函数集,主要包括了设置芯片管脚复用__i2cIomuxConfig函数,初始化I2C控制器__i2cInit函数,返回操作函数集(总线传输Transfer函数,总线控制MasterCtl函数)。

    __i2cInit

    __i2cInit函数用于初始化I2C控制器,主要包括了初始化I2C使用的信号量,设置时钟频率,指定作从设备时的地址。

    __i2cTransfer

    __i2cTransfer函数为I2C传输函数,用于在I2C总线上传输和接收数据。

    驱动程序框架

    整个驱动程序的框架如图 32所示。

    图 32驱动程序流程框架

    BSP中驱动配置

    根据imx6ul相关芯片手册,配置寄存器地址并定义I2C通道相关信息结构。如程序清单 31所示。

    程序清单 31 I2C通道信息

    /*********************************************************************************************************
      i2c 通道相关信息
    *********************************************************************************************************/
    struct __i2c_channel{
        UINT                uiChannel;                                      /*  I2C总线通道号               */
        LW_OBJECT_HANDLE    I2C_hSignal;                                    /*  信号量                      */
        BOOL                I2C_bIsInit;                                    /*  是否初始化                  */
    
        int                 iStatus;                                        /*  状态                        */
        int                 iBpsParam;                                      /*  波特率参数                  */
        PLW_I2C_MESSAGE     pi2cmsg;                                        /*  需要处理的消息              */
        int                 iMsgPtr;                                        /*  消息内部指针                */
        int                 iMsgNum;                                        /*  消息数量                    */
        int                 iMsgIndex;                                      /*  当前处理的 msg 下标         */
    };
    typedef struct __i2c_channel   __I2C_CHANNEL;
    typedef struct __i2c_channel  *__PI2C_CHANNEL;

     

    代码实现

    I2C总线驱动代码

    i2cBusCreate,i2cBusFuncs的具体实现

    i2cBusCreate函数与i2cBusFuncs函数初始化I2C,并将返回的操作函数集与i2c适配器绑定。如程序清单 32,程序清单 33所示。

    程序清单 32 i2cBusCreate的具体实现

    VOID i2cBusCreate (VOID)
    {
        /*
         *  打开I2Cx的总线驱动配置,在bspimx6ul/bsp/SylixOS/bsp/ulevk_board/bspboard.h文件中配置
         */
    ……
    #ifdef  CONFIG_BSP_I2C0
        pI2cFuncs = i2cBusFuns(0);                                          /*  创建 i2c0总线适配器         */
        if (pI2cFuncs) {
            API_I2cAdapterCreate("/bus/i2c/0", pI2cFuncs, 10, 1);
        }
    #endif
    ……
    }

    程序清单 33 i2cBusFuns的具体实现

     PLW_I2C_FUNCS  i2cBusFuns (UINT  uiChannel)
    {
    ……
        if (__i2cInit(&__Gimx6ulI2cChannels[uiChannel]) != ERROR_NONE) {
            return  (LW_NULL);
        }
        return  (&__Gimx6ulI2cFuncs[uiChannel]);
    }

    __i2cInit,__i2cHwInit的具体实现

    __i2cInit函数用于初始化I2C控制器,主要包括了初始化I2C使用的信号量,设置时钟频率,指定作从设备时的地址。如程序清单 34,程序清单 35所示。

    程序清单 34 __i2cInit的具体实现

    static INT  __i2cInit (__IMX6UL_I2C_CHANNEL  pI2cChannel)
    {
        ……
            /*
             *  初始化 I2C 控制器
             */
            if (__i2cHwInit(pI2cChannel->uiChannel) != ERROR_NONE) {
                printk(KERN_ERR "imx6ulI2cInit(): failed to init!\n");
                goto  __error_handle;
            }
        ……
    }

    程序清单 35 __i2cHwInit的具体实现

    static INT  __i2cHwInit (UINT  uiChannel)
    {
        ……
        /*
         *  设置时钟频率
         */
    __i2cSetI2cClk(uiChannel, I2C_BUS_FREQ_MAX);
    
        /*
         *  指定从设备地址
         */
        uiValue  =  readw(REG_I2C_IADR(uiChannel));
        uiValue &= ~IMXUL_DEFAULT_SLAVE_ID_MASK;
        uiValue |=  IMXUL_DEFAULT_SLAVE_ID;
        writew(uiValue, REG_I2C_IADR(uiChannel));
    ……
    }

    __i2cTransfer,__i2cTryTransfer的具体实现

    __i2cTransfer函数为I2C传输函数,用于在I2C总线上传输和接收数据。如程序清单 36,程序清单 37所示。

    程序清单 36 __i2cTransfer的具体实现

     static INT  __i2cTransfer (UINT                uiChannel,
                            PLW_I2C_ADAPTER  pI2cAdapter,
                            PLW_I2C_MESSAGE  pI2cMsg,
                            INT                 iNum)
    {
        ……
        /*
         *  这里使用了错误重传的功能,若传输失败则多次传输,由于实际应用中传输失败是小概率事件,
         *  建议此功能放在用户层实现,在驱动方便仅仅完成数据传输和接收更合适。
         */
        for (i = 0; i < pI2cAdapter->I2CADAPTER_iRetry; i++) {
            if (__i2cTryTransfer(uiChannel, pI2cAdapter, pI2cMsg, iNum) == iNum) {
                return  (iNum);
            } else {
                API_TimeSleep(LW_OPTION_WAIT_A_TICK);                       /*  等待一个机器周期重试        */
            }
        }
        ……
    }

    程序清单 37 __i2cTryTransfer的具体实现

    static INT  __i2cTryTransfer (UINT                uiChannel,
                              PLW_I2C_ADAPTER  pI2cAdapter,
                              PLW_I2C_MESSAGE  pI2cMsg,
                              INT                 iNum)
    {
    ……
        /*
         *  设置I2C时钟频率,清状态位,使能I2C
         *  并判断总线状态,若IBB位为0 (总线空闲)继续,否则取消本次传输
         */
        if (__i2cTransferEnable(uiChannel) != 0) {
            return (PX_ERROR);
        }
    
        /*
         *  设置为主模式+传输模式
         *  设置完后IBB位自动置1(总线繁忙),开始传输
         */
        if (__i2cTransferStart(uiChannel) != 0) {
            return (PX_ERROR);
        }
    
        /*
         *  完成设备地址发送后,进入收发消息函数
         */
        for (i = 0; i < iNum; i++, pI2cMsg++) {
            if (__i2cTransferMsg(uiChannel, pI2cMsg, iNum) != ERROR_NONE) {
                break;
            }
        }
    
        /*
         *  generate STOP by clearing MSTA bit
         *  (清除MSTA位使其停止传输)
         */
        __i2cTransferStop(uiChannel);
    
        /*
         *  disable the controller
         *  (禁止I2C控制器)
         */
    __i2cTransferDisable(uiChannel);
    ……
    }

    __i2cTransferEnable的具体实现

    __i2cTransferEnable函数使能I2C,设置时钟频率。

    __i2cTransferStart的具体实现

    __i2cTransferStart函数设置I2C控制器为主模式(占用总线)。

    __i2cTransferMsg的具体实现

    i2cTransferMsg函数判断读/写模式,对应不同操作。如程序清单 38所示。

    程序清单 38 __i2cTransferMsg的具体实现

    static INT  __i2cTransferMsg ( UINT               uiChannel,
                                   PLW_I2C_MESSAGE    pI2cMsg,
                                   INT                iNUM)
    {
        ……
        if (pI2cMsg->I2CMSG_usFlag & LW_I2C_M_RD) {                         /*  读取操作                    */
            /*
             *  do repeat-start
             *  (重复启动)    (IEN_MSTA_MTX_RSTA)
             */
            ……
            /*
             *  send slave address again, but indicate read operation
             *  (发送从机器件地址,???明为读操作)
             */
            ……
            if (__i2cTransferTxByte(pucData, uiChannel) != 0) {             /*  发送从机地址,等待返回ACK   */
                return -1;
            }
    
            /*
             *  change to receive mode
             *  (设置为接收模式)
             */
            ……
            /*
             *  若只有一个字节,设置选择不发送ACK(最后一次传输不发送ACK)
             */
            ……
    
            /*
             *  dummy read
             *  (行假读)
             */
            *pucData = readw(REG_I2C_I2DR(uiChannel));
    
            /*
             *  开始读...
             */
            if (__i2cTransferRxBytes(pI2cMsg->I2CMSG_pucBuffer,
                                     uiChannel,
                                     pI2cMsg->I2CMSG_usLen) != 0) {
                return (PX_ERROR);
            }
    
        } else {                                                            /*  发送操作                    */
            /*
             *  Step 2: send slave address + read/write at the LSB
             *  (发送从机地址+读写LSB   设置为写位)
             */
            ……
            /*
             *  将从机地址数据写入寄存器,等待ACK返回
             */
            ……
            /*
             *  设定一个长度,循环往寄存器写,等待ACK返回
             */
            pucData = pI2cMsg->I2CMSG_pucBuffer;
            for (i = 0; i < pI2cMsg->I2CMSG_usLen; i++) {
                /*
                 * send device register value
                 * (发送寄存器地址 / 信息)
                 */
                if ((iRet = __i2cTransferTxByte(pucData, uiChannel)) != 0) {
                    break;
                }
                pucData++;
            }
    }
    ……
    }

    __i2cTransferTxByte的具体实现

    如程序清单 39,程序清单 310所示。

    程序清单 39 __i2cTransferTxByte的具体实现

    static INT  __i2cTransferTxByte (UINT8  *pChar, UINT  uiChannel)
    {
        UINT uiValue = 0;
    
        /*
         *  clear both IAL and IIF bits
         *  (清除IAL和IIF位)
         */
        ……
        /*
         *  write to data register
         *  (向寄存器中写入数据,从机地址 / 发送信息)
         *  0x0E << 1 + write + ack
         *  0x07 + ack
         *  0x0e << 1 + read + ack
         *  xx + ack
         */
        writew((*pChar), (REG_I2C_I2DR(uiChannel)));
    
        /*
         *  wait for transfer of byte to complete
         *  (等待传输完成)
         */
        return __i2cTransferWaitOpDone(uiChannel, 1);
    }

    程序清单 310 __i2cTransferWaitOpDone的具体实现

    static INT  __i2cTransferWaitOpDone (UINT  uiChannel, INT  iIsTx)
    {
        ……
        /*
         *  Loop until we get an interrupt
         *  (循环等待,直到我们得到一个中断,若没有产生中断,返回-10)
         */
        while (!(readw(REG_I2C_I2SR(uiChannel)) & IIF) && (--i > 0));
        if (i <= 0) {
            printk("I2C Error: timeout unexpected\n");
            return (ERR_NO_IIF);
        }
    
        /*
         *  Clear the interrupts
         *  (清除中断位) 
         */
        ……
        /*
         *  Check for arbitration lost
         *  (检查仲裁位,产生1为仲裁丢失,返回-3)
         */
        if (readw(REG_I2C_I2SR(uiChannel)) & IAL) {
            printk("Error  Arbitration lost\n");
            return (ERR_IAL_LOST);
        }
    
        /*
         *  Check for ACK received in transmit mode
         *  (传输模式中检查是否收到ACK)
         */
        if (iIsTx) {                                                        /*  iIsTx参数传入为1            */
            if (readw(REG_I2C_I2SR(uiChannel)) & RXAK) {
                /*
                 * 没有收到ACK,清除MSTA位使其停止传输
                 */
                printk("Error no ack received\n");
                __i2cTransferStop(uiChannel);                               /*  停止 / 将主从模式位设置为0  */
    
                return (ERR_NO_ACK);
            }
        }
        ……
    }

    __i2cTransferRxBytes的具体实现

    如程序清单 311所示。

    程序清单 311 __i2cTransferRxBytes的具体实现

    static INT  __i2cTransferRxBytes (UINT8  *pChar,
                                  UINT    uiChannel,
                                  INT     iSize)
    {
        ……
        /*
         *  等待传输完成
         */
        for (i = 0; iSize > 0; iSize--, i++) {
            if (__i2cTransferWaitOpDone(uiChannel, 0) != 0) {
                return (PX_ERROR);
            }
    
            /*
             *  接下来的两个if指令设置为下一个读取控制寄存器的值
             *  若iSize == 1则此次为最后一次且已完成传输(清除MSTA位)
             *  若iSize == 2则下次为最后一次传输,不发送ACK信号(禁止TXAK位)
             */
            ……
    
            /*
             *  真正开始读取数据
             */
            pChar[i] = readw(REG_I2C_I2DR(uiChannel));
        }
        ……
    }

    __i2cTransferStop的具体实现

    __i2cTransferStop函数设置I2C控制器为从模式(释放总线)。

    __i2cTransferDisable的具体实现

    __i2cTransferDisable函数失能I2C。

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