基于嵌入式Linux的ARM／DSP多机I2C通信（2） 软件设计, 控制器, 嵌入式, 操作系统, Linux

yuyang911220

2 ARM和DSP通信软件设计
    运行Linux操作系统的ARM微控制器作为主控制器，在数据管理及多任务调度等方面有显著优势，可以很好地组织外围器件采集的数据；主要实现对系统的整体控制，并通过总线设备驱动程序控制I2C总线模块，通过主机寻址实现向I2C总线上挂载的下层DSP的数据收发。为保证数据通信的实时性，F28015通过中断响应的方式实现数据接收和发送。
2．1 ARM9平台的嵌入式Linux的I2C总线驱动设计
2．1．1 I2C总线读写时序
    ARM9微控制器作为主机向从机DSP写数据，首先向从机发送启动信号，然后发送7位从机地址和1位写标志位，再等待从机的应答信号。在收到应答信号后，主机发送数据给从机，再次等待应答信号。当主机收到应答信号之后再次发送数据。之后，主机等待从机的应答信号，如此直到数据发送完成，主机发送停止信号。I2C总线写数据帧格式如图3所示。

    主模式下读数据，是指每次从指定的位置读取一个或多个字节数据。主机首先向从机发送启动信号，然后发送7位从机地址和1位读标志位，等待从机应答。当收到从机的应答信号后，主机准备接收从机发送的数据，接收完成后发送一个应答信号，如此直到数据接收完成，主机发送一个停止信号。图4为I2C总线读数据帧格式。

2．1．2 Linux下I2C总线驱动程序概述
    Linux系统的I2C总线驱动采用体系化结构设计，包括I2C总线适配器驱动和I2C总线设备驱动。总线驱动实现对I2C总线适配器(S3C2440的I2C总线模块)的控制，设备驱动实现对具体设备(F28015的I2C总线模块)的读写控制。图5为总体驱动框架，可以分为三个层次：

    ①I2C框架。内核中i2c．h和i2c-core．c为I2C总线框架的主体，提供了核心数据结构的定义、I2C总线适配器驱动和设备驱动的注册、注销管理、I2C总线通信方法上层的、与具体适配器无关的代码、检测设备地址的上层代码等。i2c-dev．c用于创建I2C总线适配器的设备节点，提供I2C总线设备访问方法等。
    ②I2C总线适配器驱动。定义描述具体I2C总线适配器的数据结构，实现在具体I2C总线适配器上的I2C总线通信方法。
    ③I2C总线设备驱动。定义描述具体设备的数据结构，借助I2C总线框架的相关函数实现设备的注册，并为用户提供上层应用程序编程接口。
    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_algori thm中的关键函数master_xfei()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：
   
    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_clie nt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。