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I2C驱动框架分析（3）：DW_I2C驱动分析

發布時間：2023/12/4 综合教程 23 生活家

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 I2C驱动框架分析（3）：DW_I2C驱动分析小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

I2C驅動框架分析（1）：I2C重要概念與數據結構
I2C驅動框架分析（2）：I2C框架源碼分析
I2C驅動框架分析（3）：DW_I2C驅動分析

第三章：DW_I2C驅動

其驅動文件在drivers/i2c/busses/i2c-designware-platdrv.c。

3.1 I2C_platform驅動

dw_i2c的platform驅動定義為：

static struct platform_driver dw_i2c_driver = {.probe = dw_i2c_plat_probe,.remove = dw_i2c_plat_remove,.driver		= {.name	= "i2c_designware",.of_match_table = of_match_ptr(dw_i2c_of_match),.acpi_match_table = ACPI_PTR(dw_i2c_acpi_match),.pm	= DW_I2C_DEV_PMOPS,},
};

調用platform_driver_register(&dw_i2c_driver)函數注冊到platform總線上，platform_driver_register函數流程（矢量圖可放大查看）：

以上流程主要工作是，將I2C_platform驅動進行注冊，并進行device與driver匹配，最后執行probe函數。上述流程適用與所有的paltform驅動。

3.2 DW_I2C probe函數

當device與driver匹配完成后，執行probe函數，DW_I2C probe函數為dw_i2c_plat_probe，函數主要流程為：

通過調用i2c_detect_slave_mode函數來判斷控制器主從模式，其內容主要為：

//讀取i2c設備樹子節點reg屬性
of_property_read_u32(child, "reg", &reg)//地址高bit30為1，即為從
reg & I2C_OWN_SLAVE_ADDRESS

【關于dw_i2c速率】

dw_i2c速率賦值有兩種方法：

第一種是通過struct dw_i2c_platform_data *pdata = dev_get_platdata(&pdev->dev)來賦值

第二種是調用i2c_parse_fw_timings函數，從設備樹解析clock-frequency屬性來賦值

3.3 DW_I2C主從模式設置

從之前的內容得知，通過從i2c設備樹子節點地址來判斷i2c控制器的主從設置。

3.3.1DW_I2C主機模式設置

調用i2c_dw_configure_master函數完成，其函數內容為:

static void i2c_dw_configure_master(struct dw_i2c_dev *dev)
{struct i2c_timings *t = &dev->timings;dev->functionality = I2C_FUNC_10BIT_ADDR | DW_IC_DEFAULT_FUNCTIONALITY;dev->master_cfg = DW_IC_CON_MASTER | DW_IC_CON_SLAVE_DISABLE |DW_IC_CON_RESTART_EN;dev->mode = DW_IC_MASTER;switch (t->bus_freq_hz) {case 100000:dev->master_cfg |= DW_IC_CON_SPEED_STD;break;case 3400000:dev->master_cfg |= DW_IC_CON_SPEED_HIGH;break;default:dev->master_cfg |= DW_IC_CON_SPEED_FAST;}
}

上述主要工作為：

設置functionality屬性；
設置主機標志位；
設置傳輸速率。

3.3.2 DW_I2C從機模式設置

調用i2c_dw_configure_slave函數實現從機模式設置，函數為：

static void i2c_dw_configure_slave(struct dw_i2c_dev *dev)
{dev->functionality = I2C_FUNC_SLAVE | DW_IC_DEFAULT_FUNCTIONALITY;dev->slave_cfg = DW_IC_CON_RX_FIFO_FULL_HLD_CTRL |DW_IC_CON_RESTART_EN | DW_IC_CON_STOP_DET_IFADDRESSED;dev->mode = DW_IC_SLAVE;
}

上述主要工作為：

設置functionality屬性；
設置從機機標志位；
設置從機模式。

3.4 DW_I2C主機probe函數

主機probe函數由i2c_dw_probe，完成主機模式功能配置，函數的流程如下圖所示：

上述流程中主要工作為：

主機模式相關硬件初始化；
例化適配器成員變量，提供i2c_dw_algo接口；
提供中斷服務函數；
向bus添加adapter的id，并注冊adapter設備.

在上面的工作中，最重要的是第2點與第3點，下面將詳細介紹。

3.4.1 傳輸變量i2c_dw_algo

i2c_dw_algo是 struct i2c_algorithm結構體類型變量，其內容為：

static const struct i2c_algorithm i2c_dw_algo = {.master_xfer = i2c_dw_xfer,.functionality = i2c_dw_func,
};

i2c_dw_xfer鉤子函數的形參為：

adap: 當前傳遞的適配器；
msgs: 要傳遞的消息（數據）內容；
num: 消息的長度。

函數的主要內容如下：

static int i2c_dw_xfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg msgs[], int num)
{struct dw_i2c_dev *dev = i2c_get_adapdata(adap);int ret;...//例化dw_i2c_dev設備成員變量dev->msgs = msgs;dev->msgs_num = num;dev->cmd_err = 0;dev->msg_write_idx = 0;dev->msg_read_idx = 0;dev->msg_err = 0;dev->status = STATUS_IDLE;dev->abort_source = 0;dev->rx_outstanding = 0;ret = i2c_dw_acquire_lock(dev);if (ret)goto done_nolock;//判斷當前設備是否busyret = i2c_dw_wait_bus_not_busy(dev);if (ret < 0)goto done;//開始傳輸消息i2c_dw_xfer_init(dev);/* Wait for tx to complete */if (!wait_for_completion_timeout(&dev->cmd_complete, adap->timeout)) {dev_err(dev->dev, "controller timed out\n");/* i2c_dw_init implicitly disables the adapter */i2c_recover_bus(&dev->adapter);i2c_dw_init_master(dev);ret = -ETIMEDOUT;goto done;}...
}

上述函數中主要工作為：

例化dw_i2c_dev設備成員變量，特別是dev->msgs；
判斷當前設備是否busy；
設置傳輸時的參數，比如中斷和從機地址。

其中第3點調用i2c_dw_xfer_init函數實現，其把內容為：

static void i2c_dw_xfer_init(struct dw_i2c_dev *dev)
{struct i2c_msg *msgs = dev->msgs;u32 ic_con, ic_tar = 0;//關閉i2c__i2c_dw_disable(dev);//讀取i2c硬件配置信息，并設置從機地址ic_con = dw_readl(dev, DW_IC_CON);if (msgs[dev->msg_write_idx].flags & I2C_M_TEN) {//10bit從機地址ic_con |= DW_IC_CON_10BITADDR_MASTER;ic_tar = DW_IC_TAR_10BITADDR_MASTER;} else {ic_con &= ~DW_IC_CON_10BITADDR_MASTER;}dw_writel(dev, ic_con, DW_IC_CON);dw_writel(dev, msgs[dev->msg_write_idx].addr | ic_tar, DW_IC_TAR);//關閉中斷i2c_dw_disable_int(dev);//使能i2c__i2c_dw_enable(dev);/* Dummy read to avoid the register getting stuck on Bay Trail */dw_readl(dev, DW_IC_ENABLE_STATUS);//使能中斷dw_readl(dev, DW_IC_CLR_INTR);dw_writel(dev, DW_IC_INTR_MASTER_MASK, DW_IC_INTR_MASK);
}

由于本驅動在中斷中處理數據接受與發送，在最后的使能中斷，其使能的中斷包括如下：

DW_IC_INTR_TX_EMPTY
DW_IC_INTR_RX_FULL
DW_IC_INTR_TX_ABRT
DW_IC_INTR_STOP_DET

【注釋】

在很多i2c的ip驅動中，master_xfer函數指針都用于實現數據傳輸，在dw_i2c驅動中，master_xfer用于設置傳輸時的參數，真正數據傳輸依靠中斷服務函數實現。

3.4.2 中斷服務函數i2c_dw_isr

在中斷服務函數i2c_dw_isr中，實際調用函數i2c_dw_irq_handler_master來實現，其函數主要內容為：

static int i2c_dw_irq_handler_master(struct dw_i2c_dev *dev)
{u32 stat;//獲取中斷類型stat = i2c_dw_read_clear_intrbits(dev);if (stat & DW_IC_INTR_TX_ABRT) {dev->cmd_err |= DW_IC_ERR_TX_ABRT;dev->status = STATUS_IDLE;dw_writel(dev, 0, DW_IC_INTR_MASK);goto tx_aborted;}//讀中斷if (stat & DW_IC_INTR_RX_FULL)i2c_dw_read(dev);//發中斷if (stat & DW_IC_INTR_TX_EMPTY)i2c_dw_xfer_msg(dev);...return 0;
}

讀中斷處理，當接受FIFO滿時，觸發接受中斷由i2c_dw_read函數實現讀，其內容為：

static void i2c_dw_read(struct dw_i2c_dev *dev)
{struct i2c_msg *msgs = dev->msgs;int rx_valid;for (; dev->msg_read_idx < dev->msgs_num; dev->msg_read_idx++) {u32 len;u8 *buf;if (!(msgs[dev->msg_read_idx].flags & I2C_M_RD))continue;if (!(dev->status & STATUS_READ_IN_PROGRESS)) {len = msgs[dev->msg_read_idx].len;buf = msgs[dev->msg_read_idx].buf;} else {len = dev->rx_buf_len;buf = dev->rx_buf;}//讀有效數據個數rx_valid = dw_readl(dev, DW_IC_RXFLR);for (; len > 0 && rx_valid > 0; len--, rx_valid--) {u32 flags = msgs[dev->msg_read_idx].flags;//讀數據*buf = dw_readl(dev, DW_IC_DATA_CMD);/* Ensure length byte is a valid value */if (flags & I2C_M_RECV_LEN &&*buf <= I2C_SMBUS_BLOCK_MAX && *buf > 0) {len = i2c_dw_recv_len(dev, *buf);}buf++;dev->rx_outstanding--;}if (len > 0) {dev->status |= STATUS_READ_IN_PROGRESS;dev->rx_buf_len = len;dev->rx_buf = buf;return;} elsedev->status &= ~STATUS_READ_IN_PROGRESS;}
}

發中斷處理。由函數i2c_dw_xfer_msg實現，其內容為：

static void
i2c_dw_xfer_msg(struct dw_i2c_dev *dev)
{struct i2c_msg *msgs = dev->msgs;u32 intr_mask;int tx_limit, rx_limit;u32 addr = msgs[dev->msg_write_idx].addr;u32 buf_len = dev->tx_buf_len;u8 *buf = dev->tx_buf;bool need_restart = false;intr_mask = DW_IC_INTR_MASTER_MASK;for (; dev->msg_write_idx < dev->msgs_num; dev->msg_write_idx++) {u32 flags = msgs[dev->msg_write_idx].flags;if (msgs[dev->msg_write_idx].addr != addr) {dev_err(dev->dev,"%s: invalid target address\n", __func__);dev->msg_err = -EINVAL;break;}if (!(dev->status & STATUS_WRITE_IN_PROGRESS)) {/* new i2c_msg */buf = msgs[dev->msg_write_idx].buf;buf_len = msgs[dev->msg_write_idx].len;if ((dev->master_cfg & DW_IC_CON_RESTART_EN) &&(dev->msg_write_idx > 0))need_restart = true;}tx_limit = dev->tx_fifo_depth - dw_readl(dev, DW_IC_TXFLR);rx_limit = dev->rx_fifo_depth - dw_readl(dev, DW_IC_RXFLR);while (buf_len > 0 && tx_limit > 0 && rx_limit > 0) {u32 cmd = 0;if (dev->msg_write_idx == dev->msgs_num - 1 &&buf_len == 1 && !(flags & I2C_M_RECV_LEN))cmd |= BIT(9);if (need_restart) {cmd |= BIT(10);need_restart = false;}if (msgs[dev->msg_write_idx].flags & I2C_M_RD) {/* Avoid rx buffer overrun */if (dev->rx_outstanding >= dev->rx_fifo_depth)break;dw_writel(dev, cmd | 0x100, DW_IC_DATA_CMD);rx_limit--;dev->rx_outstanding++;} else{//發送數據dw_writel(dev, cmd | *buf++, DW_IC_DATA_CMD);}tx_limit--; buf_len--;}dev->tx_buf = buf;dev->tx_buf_len = buf_len;if (buf_len > 0 || flags & I2C_M_RECV_LEN) {/* more bytes to be written */dev->status |= STATUS_WRITE_IN_PROGRESS;break;} elsedev->status &= ~STATUS_WRITE_IN_PROGRESS;}if (dev->msg_write_idx == dev->msgs_num)intr_mask &= ~DW_IC_INTR_TX_EMPTY;if (dev->msg_err)intr_mask = 0;//清除發送中斷dw_writel(dev, intr_mask,  DW_IC_INTR_MASK);
}

【注釋】：

dw_i2c驅動使用中斷的方式來傳輸數據，其發送中斷的大致機制為：當TX_FIFO里的數據量低于FIFO的閾值，則會觸發中斷。

在驅動中實現機制是：系統上電時，沒有使能發送中斷；當有數據發送時，調用到master_xfer函數指針時，會進行發送中斷使能，此時TX_FIFO為空，發送中斷觸發，進入中斷服務函數中進行數據發送處理。

3.5 DW_I2C從機probe函數

從機probe函數由i2c_dw_probe_slave實現，完成從機配置，其函數流程為：

3.5.1 傳輸變量i2c_dw_algo

在例化adapter成員變量時，i2c_dw_algo如下：

static const struct i2c_algorithm i2c_dw_algo = {.functionality = i2c_dw_func,.reg_slave = i2c_dw_reg_slave,.unreg_slave = i2c_dw_unreg_slave,
};

由于作為從機，i2c_dw_algo變量沒有提供傳輸函數，但是在i2c_dw_reg_slave中，實現作為從機時其從機地址的設置。

【注釋】

在i2c_dw_reg_slave函數中，設置從機地址時，實際是被i2c_slave_register調用。

i2c_slave_register函數在添加i2c設備時，設備驅動會使用到，比如eeprom驅動。

因此在控制器作為從機設置從機地址時，設置方法如下所示：
i2c0: i2c@1cc30000 {#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;compatible = "snps,designware-i2c";reg = <0x1cc30000 0x1000>;interrupt-parent = <&gic>;interrupts = <0 117 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;clock-names = "ic_clk", "pclk";clocks = <&sysclk1>, <&sysclk1>;clock-frequency = <100000>;status = "okay";//test for i2c slaveeeprom@64{ 			compatible = "slave-24c02";reg = <0x40000064>;  //控制器從機地址為0x64};};

3.5.2 中斷服務函數i2c_dw_isr_slave

在i2c_dw_isr_slave中斷服務函數中，實際調用的是i2c_dw_irq_handler_slave，函數內容為：

static int i2c_dw_irq_handler_slave(struct dw_i2c_dev *dev)
{u32 raw_stat, stat, enabled;u8 val, slave_activity;stat = dw_readl(dev, DW_IC_INTR_STAT);enabled = dw_readl(dev, DW_IC_ENABLE);raw_stat = dw_readl(dev, DW_IC_RAW_INTR_STAT);slave_activity = ((dw_readl(dev, DW_IC_STATUS) &DW_IC_STATUS_SLAVE_ACTIVITY) >> 6);...if (stat & DW_IC_INTR_RD_REQ) { //接受到讀請求if (slave_activity) {if (stat & DW_IC_INTR_RX_FULL) {val = dw_readl(dev, DW_IC_DATA_CMD);  //將FIFO數據讀取出來if (!i2c_slave_event(dev->slave,I2C_SLAVE_WRITE_RECEIVED,&val)) {dev_vdbg(dev->dev, "Byte %X acked!",val);}dw_readl(dev, DW_IC_CLR_RD_REQ);stat = i2c_dw_read_clear_intrbits_slave(dev);} else {dw_readl(dev, DW_IC_CLR_RD_REQ);dw_readl(dev, DW_IC_CLR_RX_UNDER);stat = i2c_dw_read_clear_intrbits_slave(dev);}if (!i2c_slave_event(dev->slave,I2C_SLAVE_READ_REQUESTED,&val))dw_writel(dev, val, DW_IC_DATA_CMD);}}if (stat & DW_IC_INTR_RX_DONE) {if (!i2c_slave_event(dev->slave, I2C_SLAVE_READ_PROCESSED,&val))dw_readl(dev, DW_IC_CLR_RX_DONE);i2c_slave_event(dev->slave, I2C_SLAVE_STOP, &val);stat = i2c_dw_read_clear_intrbits_slave(dev);return 1;}if (stat & DW_IC_INTR_RX_FULL) {val = dw_readl(dev, DW_IC_DATA_CMD);if (!i2c_slave_event(dev->slave, I2C_SLAVE_WRITE_RECEIVED,&val))dev_vdbg(dev->dev, "Byte %X acked!", val);} else {i2c_slave_event(dev->slave, I2C_SLAVE_STOP, &val);stat = i2c_dw_read_clear_intrbits_slave(dev);}return 1;
}

在處理讀寫數據時，使用i2c_slave_event函數進行處理，下一小節將介紹。

3.5.3 I2C slave events

在上一小節中，多次調用i2c_slave_event函數，這是i2c控制器作為從機時的事件機制，函數原型為：

static inline int i2c_slave_event(struct i2c_client *client,enum i2c_slave_event event, u8 *val)

client 描述I2C slave設備。 event 是下面描述的特殊事件類型之一。 val 為要讀/寫的數據字節保存一個u8值，因此是雙向的。即使val不用于事件，也必須始終提供指向val的指針，即不要在這里使用NULL。

event事件類型有：

I2C_SLAVE_WRITE_REQUESTED：val未使用, ret總是 0。

另一個I2C master想要向我們寫入數據。一旦檢測到我們自己的地址和寫位，就應該發送這個事件。數據還沒有到達，所以沒有需要處理或返回的內容。
I2C_SLAVE_READ_REQUESTED：val返回要發送的第一個字節, ret總是 0。

另一個I2C master想從我們這里讀取數據。一旦檢測到我們自己的地址和讀位，就應該發送此事件。返回后，總線驅動程序應該發送第一個字節。
I2C_SLAVE_WRITE_RECEIVED：val總線驅動發送接收的字節, ret0表示該字節被ACK，errno表示該字節被NACK。

另一個I2C master發送了一個字節給我們，需要在val中設置。如果ret為零，總線驅動程序應該ack這個字節。如果ret是errno，則該字節應該被刪除。
I2C_SLAVE_READ_PROCESSED：val返回要發送的下一個字節, ret總是 0。

總線驅動請求將下一個字節以val 的形式發送給另一個I2C master。
I2C_SLAVE_STOP：val未使用, ret總是 0。

接收到停止條件。

【注釋】

具體的事件行為由i2c設備實現。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的I2C驱动框架分析（3）：DW_I2C驱动分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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