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1 引言 Linux操作系統因具有源代碼公開、便于裁減、有廣泛的處理器支持等優點，成為當前嵌入式系統的熱門選擇。基于I2C總線的鍵盤擴展設備主要用于滿足嵌入式設備中對多按鍵的需求，驅動程序在系統啟動時對硬件進行初始化。在系統啟動后實現硬件和應用程序之間的數據交互。針對S3C2410微處理器和鍵盤掃描管理器件，深入討論如何在嵌入式操作系統ARM Linux中實現ZLG7290的驅動。 2 I2C總線 I2C總線是器件間串行傳輸總線，以其規范和帶I2C接口的外圍器件獲得廣泛應用。S3C2410處理器內置有I2C總線接口。I2C總線是由數據線SDA和時鐘SCL構成的串行總線，可發送和接收數據，每個器件都有一個唯一的地址識別。I2C總線在傳送數據過程中共有3種信號：(1)開始信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數據。(2)結束信號：SCL為低電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結束傳送數據。(3)應答信號：接收數據的IC接收到8 bit數據后，向發送數據的IC發出特定的低電平脈沖，表示已收到數據。CPU向受控單元發出一個信號后，等待受控單元發出應答信號，CPU接收到應答信號后，根據實際情況做出是否繼續傳遞信號的判斷。若未收到應答信號，則判斷為受控單元出現故障。圖1為S3C2410和ZLG7290的連接圖。 3 驅動模塊的結構 S3C2410A內嵌一個I2C總線控制器。在Linux操作系統中，該控制器的字符型驅動包括4個模塊：(1)i2c-dev：源程序為i2c-dev．c，I2C總線字符型驅動，與具體使用的I2C控制器無關。(2)i2c-core：源程序為i2c-core．c，I2C總線操作核心函數，與具體使用的I2C控制器無關。(3)i2c-algo-s3c2410：源程序為i2c-algo-s3c2410．c，I2C總線控制器I2C驅動算法，與具體的控制器相關。(4)i2c-s3c2410：源程序為i2c-s3c2410．c，I2C總線控制器硬件抽象層，與具體的控制器相關。以上4個模塊依次是底層與上層的關系，I2C驅動模塊的層次結構如圖2所示。 4 驅動源文件的編譯 驅動源文件包括i2c-algo-s3c2410．c，i2c-dev．c，i2c-core．c，i2c-s3c2410．c4個源文件。將其編譯為模塊，則產生4個模塊文件，編譯工作由Makefile文件完成,其文件內容如下： 當需要使用I2C總線控制器驅動模塊時，可以使用I2C總線控制器驅動的設備管理文件loadi2c。該管理文件運行后，將自動在Linux的／dev／目錄下創建設備節點i2c。loadi2c文件內容如下： 由于各模塊間有上下層關系，則加載模塊順序應是從上到下，最先加載i2c-core，最后加載i2c-s3c2410。而卸載則順序相反。加載模塊i2c-algo-s3c2410時，必須延時1 s以等待該模塊初始化完成，否則無法加載下一個模塊i2c-s3c2410。 5 對驅動文件的使用 Linux的／dev／目錄下創建設備節點i2c成功后，就可使用LINUX提供的一系列函數實現驅動，這些函數包括ioctl()，open()，close()，read()與write()等。 5．1 ioctl()函數的使用 I2C總線控制器驅動(字符型)提供ioctl()函數用于設定I2C總線控制器的一些參數，該函數常用命令有： (1)I2C_SLAVE第2參數取值為I2C從機地址，用來設定I2C從機地址；I2C_SLAVE_FORCE：第2參數取值為I2C從機地址，用來修改I2C從機地址；I2C_TENBIT：第2參數取值為0：從機地址為7 bit；第2參數取值為1：從機地址為10bit。用來指定I2C從機地址的位數；I2C_S3C2410_SET_SPEED：第2參數取值為I2C總線控制器分頻值。用來設置I2C總線控制器時鐘頻率； (2)常用設置設置I2c從機地址為0xA0，由于是7 bit地址，所以要右移1位：ret=ioctl(fd，I2C_SLAVE，0xA0>>1)；指定從機地址為7 bit，ret=ioctl(fd，I2C_TENBIT，0)。 5．2 open(),close()的使用 應用程序要使用本驅動來訪問外部I2C器件，首先要通過open()來打開其驅動，使用完畢后使用close()將其關閉。打開與關閉I2C總線控制器驅動： 5．3 read()與write()函數的使用 用read()與write()函數讀／寫I2C總線，常用設置如下： write(fd，&data，1)；向I2C總線發送1字節數據data； 假設子地址為0，向有子地址的FC器件寫入8個字節：unsigned char sendbuf={0，1，2，3，4，5，6，7，8)；/*第1個字節0為子地址*/write(fd，sendbuf，9)；／*寫入8個字節，第1個字節為子地址*／從有子地址的I2C器件讀取8個字節，假設子地址為0： unsigned char suba=0；recbuf； write(fd，&suba，1)；/*發送子地址0*／ read(fd，recbuf，8)；/*從子地址0開始讀取8個字節*／ 6 結束語 設備驅動程序是操作系統內核和機器硬件之間的接口，通過它可使設備文件化。本文首先介紹I2C總線接口的工作模式和特點，簡要介紹I2C字符型驅動模塊的特點，研究ARM Linux下的鍵盤擴展器件ZLG7290驅動程序，詳細描述了基于I2C總線通信的鍵值讀取過程，具有廣泛的應用價值。 |
