基于Linux操作系统的ARM/DSP多机I2C通信设计方案（2）
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基于Linux操作系统的ARM/DSP多机I2C通信设计方案（2）
Linux的I2C总线驱动框架中的主要数据结构包括： i2c_driver、i2c_client、i2c_adapter和 i2c_algorithm，它们被定义在内核中的i2c. h头文件中。i2c_adapter对应于物理上的一个适配器，而i2c_algorithm对应一套通信方法，用来为适配器提供通信函数。i2c_algorithm中的关键函数master_xfer（）用于产生I2C总线访问周期需要的信号，以i2c_msg（即I2C总线消息）为单位。该结构体原型如下： struct i2c_msg{
_ _u16 addr;/*设备地址*/
_ _u16 flags;/*标志*/
_ _u16 len;/*消息长度*/
_ _u8 *buf;/*消息数据*/
};
i2c_driver对应一套驱动方法，是用于辅助作用的数据结构。i2c_client对应于真实的物理设备，每个I2C总线设备都需要一个i2c_client来描述。i2c_adapter和i2c_client的关系与I2C总线硬件体系中适配器和设备关系一致，即i2c_client依附于i2c_adapter.
图6 设备驱动模块加载流程 在Linux内核源代码中drivers目录下的i2c_dev.c文件，是通用的I2C总线设备驱动文件，为应用程序提供open（）、write（）、read ）、ioctl（）和close（）等操作接口来访问设备。应用层可以借用这些接口访问挂接在适配器上的I2C总线设备的存储空间或寄存器，并控制I2C总线设备的工作方式。
2.1.3 S3C2440的I2C总线驱动
设备驱动S3C2440内部的I2C总线控制器通过4个寄存器实现对通信的控制，分别是I2C控制寄存器（I2CCON）、I2C状态寄存器（I2CSTAT）、I2C收发数据移位寄存器（I2CDS）、I2C地址寄存器（I2CADD）。
按照Linux中I2C总线框架要求，S3C2440的I2C总线驱动设计主要完成以下工作：设计i2c_adapter_s3c_init（）模板加载函数和对应于i2c_adapter_s3c_exit（）模板卸载函数；设计i2c_adapter_s3c_xfer（）模板S3C2440适配器通信方法函数。
i2c_adapter_s3c_init（）通过注册s3c2440_i2c_driver结构体实现总线驱动的平台注册，s3c2440_i2c_driver结构体包含了具体适配器的probe（）函数、remove（）函数、resume（）函数指针等信息。代码如下：
static int _ _init i2c_adap_s3c_init（）{
int ret;
ret=platform_driver_regisiter（&s3c2440_i2c_driver）；//注册platform_driver结构体
if（ret==0）{//注册失败
ret=platform_driver_regisiter（&s3c2440_i2c_driver）；
if（ret）
platform_driver_unregisiter （&s3c2440_i2c_driver）；
}
return ret;
}
static struct platform_driver s3c2440_i2c_driver={
.probe=s3c24xx_i2c_probe，
.remove=s3c24xx_i2c_remove，
.resume=s3c24xx_i2c_resume，
.driver={
.owner=THIS MODULE，
.name=“s3c2440i2c”，
}，
} ;
完成了S3C2440的I2C总线适配器驱动注册后，就可以将具体设备驱动注册到该总线平台上，实现I2C总线数据通信。i2c_dev.c文件是内核源码提供的通用I2C总线设备驱动文件，针对每个I2C总线适配器生成一个主设备号为89的设备文件，设备驱动模块加载流程如图6所示。完成加载后，驱动提供i2cdev_read（）、i2cdev_write（）、i2cdev_ioctl（）函数来对应用户空间的read（）、write（）、ioctl（）函数，供用户使用。用户通过这些接口函数实现I2C总线数据的读写功能。
2.2 DSP数据接收中断程序设计
图7 I2C总线中断服务程序流程 通过配置F28015的I2C模块寄存器，设置I2C模块为从工作方式，同时利用I2C总线中断响应程序实现对总线上数据的接收和发送，进而完成数据通信。F28015产生了I2C总线中断后，就执行中断服务程序，图7为I2C总线中断服务程序流程。
中断服务程序通过查询状态寄存器（I2CSTR）标志位，得出中断类型码，然后调用相应的子程序，完成数据接收发送。代码如下：
interrupt void i2c_int1a_isr（void） {//I2CA的中断响应函数
Uint16 IntSource;// 读取中断码
IntSource=I2caRegs.I2CISRC.bit.INTCODE & 0x7;//I2CA中断源，读后3位
switch（IntSource）{//依中断源而确定相关接收和发送策略
case I2C_NO_ISRC://=0
case I2C_ARB_ISRC://=1
case I2C_NACK_ISRC： //=2
case I2C_ARDY_ISRC： //=3
case I2C_SCD_ISRC://=6
case I2C_AAS_ISRC://=7
break;
case I2C_RX_ISRC://=4，接收数据已准备好
DataReceive（）；//调用数据接收子函数接收数据
break;
case I2C_TX_ISRC://=5，发送数据已准备好
DataTransmit（）；//调用数据发送子函数接收数据
break;
default：
asm（“ESTOP0”）； //无效数据，则停止
}
PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP8;
}
F28015中的数据接收子程序和数据发送子程序是在I2C总线的中断服务程序中根据不同的状态码进行调用，它们是整个通信程序的核心部分。数据接收子程序和数据发送子程序的流程如图8所示。
图8 数据接收和发送子程序 3 测试结果
通过NFS文件系统将编译成模块的I2C的总线驱动和设备驱动加载到运行Linux操作系统的S3C2440平台上（先加载总线驱动），再将F28015的测试程序烧写到RAM中。运行F28015等待I2C总线上的数据，再执行Linux系统中的I2C总线测试程序。测试结果显示，芯片通过I2C总线接口完成了数据通信，具有良好的实时性和可靠性。
4 结论
该设计利用I2C总线实现了ARM9微控制器与DSP芯片间实时可靠的数据通信。ARM9微控制器结合Linux操作系统作为上层控制核心，DSP芯片实现下层控制算法，可充分发挥ARM9微控制器在数据采集和任务管理等方面的优势以及DSP芯片在算法实现和底层控制的长处。 |
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