I2C总线在Linux系统中的驱动设计

　　1 引言

　　Linux操作系统因具有源代码公开、便于裁减、有广泛的处理器支持等优点，成为当前嵌入式系统的热门选择。基于I2C总线的键盘扩展设备主要用于满足嵌入式设备中对多按键的需求，驱动程序在系统启动时对硬件进行初始化。在系统启动后实现硬件和应用程序之间的数据交互。针对S3C2410微处理器和键盘扫描管理器件，深入讨论如何在嵌入式操作系统ARM Linux中实现ZLG7290的驱动。

　　2 I2C总线

　　I2C总线是器件间串行传输总线，以其规范和带I2C接口的外围器件获得广泛应用。S3C2410处理器内置有I2C总线接口。I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据，每个器件都有一个唯一的地址识别。I2C总线在传送数据过程中共有3种信号：(1)开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。(2)结束信号：SCL为低电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。(3)应答信号：接收数据的IC接收到8 bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况做出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，则判断为受控单元出现故障。图1为S3C2410和ZLG7290的连接图。

　　3 驱动模块的结构

　　S3C2410A内嵌一个I2C总线控制器。在Linux操作系统中，该控制器的字符型驱动包括4个模块：(1)i2c-dev：源程序为i2c-dev.c，I2C总线字符型驱动，与具体使用的I2C控制器无关。(2)i2c-core：源程序为i2c-core.c，I2C总线操作核心函数，与具体使用的I2C控制器无关。(3)i2c-algo-s3c2410：源程序为i2c-algo-s3c2410.c，I2C总线控制器I2C驱动算法，与具体的控制器相关。(4)i2c-s3c2410：源程序为i2c-s3c2410.c，I2C总线控制器硬件抽象层，与具体的控制器相关。以上4个模块依次是底层与上层的关系，I2C驱动模块的层次结构如图2所示。

　　4 驱动源文件的编译

　　驱动源文件包括i2c-algo-s3c2410.c，i2c-dev.c，i2c-core.c，i2c-s3c2410.c4个源文件。将其编译为模块，则产生4个模块文件，编译工作由Makefile文件完成,其文件内容如下：

　　当需要使用I2C总线控制器驱动模块时，可以使用I2C总线控制器驱动的设备管理文件loadi2c。该管理文件运行后，将自动在Linux的/dev/目录下创建设备节点i2c。loadi2c文件内容如下：

　　由于各模块间有上下层关系，则加载模块顺序应是从上到下，最先加载i2c-core，最后加载i2c-s3c2410。而卸载则顺序相反。加载模块i2c-algo-s3c2410时，必须延时1 s以等待该模块初始化完成，否则无法加载下一个模块i2c-s3c2410。