harmony 鸿蒙I2C
I2C
概述
功能简介
I2C(Inter Integrated Circuit)总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。由于其硬件连接简单、成本低廉,因此被广泛应用于各种短距离通信的场景。
运作机制
在HDF框架中,同类型设备对象较多时(可能同时存在十几个同类型控制器),若采用独立服务模式,则需要配置更多的设备节点,且相关服务会占据更多的内存资源。相反,采用统一服务模式可以使用一个设备服务作为管理器,统一处理所有同类型对象的外部访问(这会在配置文件中有所体现),实现便捷管理和节约资源的目的。I2C模块即采用统一服务模式(如图1)。
在统一模式下,所有的控制器都被核心层统一管理,并由核心层统一发布一个服务供接口层,因此这种模式下驱动无需再为每个控制器发布服务。
I2C模块各分层的作用为:
接口层:提供打开设备,数据传输以及关闭设备的能力。
核心层:主要负责服务绑定、初始化以及释放管理器,并提供添加、删除以及获取控制器的能力。
适配层:由驱动适配者实现与硬件相关的具体功能,如控制器的初始化等。
使用指导
场景介绍
I2C通常用于与各类支持I2C协议的传感器、执行器或输入输出设备进行通信。当驱动开发者需要将I2C设备适配到OpenHarmony时,需要进行I2C驱动适配,下文将介绍如何进行I2C驱动适配。
接口说明
为了保证上层在调用I2C接口时能够正确的操作硬件,核心层在//drivers/hdf_core/framework/support/platform/include/i2c/i2c_core.h中定义了以下钩子函数。驱动适配者需要在适配层实现这些函数的具体功能,并与这些钩子函数挂接,从而完成接口层与核心层的交互。
I2cMethod和I2cLockMethod定义:
struct I2cMethod {
int32_t (*transfer)(struct I2cCntlr *cntlr, struct I2cMsg *msgs, int16_t count);
};
struct I2cLockMethod { // 锁机制操作结构体
int32_t (*lock)(struct I2cCntlr *cntlr);
void (*unlock)(struct I2cCntlr *cntlr);
};
在适配层中,I2cMethod必须被实现,I2cLockMethod可根据实际情况考虑是否实现。核心层提供了默认的I2cLockMethod,其中使用mutex作为保护临界区的锁:
static int32_t I2cCntlrLockDefault(struct I2cCntlr *cntlr)
{
if (cntlr == NULL) {
return HDF_ERR_INVALID_OBJECT;
}
return OsalMutexLock(&cntlr->lock);
}
static void I2cCntlrUnlockDefault(struct I2cCntlr *cntlr)
{
if (cntlr == NULL) {
return;
}
(void)OsalMutexUnlock(&cntlr->lock);
}
static const struct I2cLockMethod g_i2cLockOpsDefault = {
.lock = I2cCntlrLockDefault,
.unlock = I2cCntlrUnlockDefault,
};
若实际情况不允许使用mutex(例如使用者可能在中断上下文调用I2C接口,mutex可能导致休眠,而中断上下文不允许休眠)时,驱动适配者可以考虑使用其他类型的锁来实现一个自定义的I2cLockMethod。一旦实现了自定义的I2cLockMethod,默认的I2cLockMethod将被覆盖。
表 1 I2cMethod结构体成员函数功能说明
函数成员 | 入参 | 出参 | 返回值 | 功能 |
---|---|---|---|---|
transfer | cntlr:结构体指针,核心层I2C控制器。 msgs:结构体指针,用户消息。 count:uint16_t类型,消息数量。 |
无 | HDF_STATUS相关状态 | 传递用户消息 |
表 2 I2cLockMethod结构体成员函数功能说明
函数成员 | 入参 | 出参 | 返回值 | 功能 |
---|---|---|---|---|
lock | cntlr:结构体指针,核心层I2C控制器。 | 无 | HDF_STATUS相关状态 | 获取临界区锁 |
unlock | cntlr:结构体指针,核心层I2C控制器。 | 无 | HDF_STATUS相关状态 | 释放临界区锁 |
开发步骤
I2C模块适配包含以下四个步骤:
实例化驱动入口
实例化HdfDriverEntry结构体成员。
调用HDF_INIT将HdfDriverEntry实例化对象注册到HDF框架中。
配置属性文件
在device_info.hcs文件中添加deviceNode描述。
【可选】添加i2c_config.hcs器件属性文件。
实例化I2C控制器对象
初始化I2cCntlr成员。
实例化I2cCntlr成员I2cMethod和I2cLockMethod。
说明:
实例化I2cCntlr成员I2cMethod和I2cLockMethod,详见接口说明。
驱动调试
【可选】针对新增驱动程序,建议验证驱动基本功能,例如挂载后的信息反馈,消息传输的成功与否等。
开发实例
下方将以Hi3516DV300的驱动//device/soc/hisilicon/common/platform/i2c/i2c_hi35xx.c为示例,展示需要驱动适配者提供哪些内容来完整实现设备功能。
实例化驱动入口
驱动入口必须为HdfDriverEntry(在hdf_device_desc.h中定义)类型的全局变量,且moduleName要和device_info.hcs中保持一致。HDF框架会将所有加载的驱动的HdfDriverEntry对象首地址汇总,形成一个类似数组的段地址空间,方便上层调用。
一般在加载驱动时HDF会先调用Bind函数,再调用Init函数加载该驱动。当Init调用异常时,HDF框架会调用Release释放驱动资源并退出。
I2C驱动入口开发参考:
I2C控制器会出现很多个设备挂接的情况,因而在HDF框架中首先会为此类型的设备创建一个管理器对象,并同时对外发布一个管理器服务来统一处理外部访问。这样,用户需要打开某个设备时,会先获取到管理器服务,然后管理器服务根据用户指定参数查找到指定设备。
I2C管理器服务的驱动由核心层实现,驱动适配者不需要关注这部分内容的实现,但在实现Init函数的时候需要调用核心层的I2cCntlrAdd函数,它会实现相应功能。
struct HdfDriverEntry g_i2cDriverEntry = { .moduleVersion = 1, .Init = Hi35xxI2cInit, .Release = Hi35xxI2cRelease, .moduleName = "hi35xx_i2c_driver", // 【必要且与config.hcs文件里面匹配】 }; HDF_INIT(g_i2cDriverEntry); // 调用HDF_INIT将驱动入口注册到HDF框架中 // 核心层i2c_core.c管理器服务的驱动入口 struct HdfDriverEntry g_i2cManagerEntry = { .moduleVersion = 1, .Bind = I2cManagerBind, .Init = I2cManagerInit, .Release = I2cManagerRelease, .moduleName = "HDF_PLATFORM_I2C_MANAGER", // 这与device_info.hcs文件中device0对应 }; HDF_INIT(g_i2cManagerEntry);
配置属性文件
完成驱动入口注册之后,下一步请在//vendor/hisilicon/hispark_taurus/hdf_config/device_info/device_info.hcs文件中添加deviceNode信息,并在i2c_config.hcs中配置器件属性。
deviceNode信息与驱动入口注册相关,器件属性值对于驱动适配者的驱动实现以及核心层I2cCntlr相关成员的默认值或限制范围有密切关系。
统一服务模式的特点是device_info.hcs文件中第一个设备节点必须为I2C管理器,其各项参数必须如表3设置:
表 3 device_info.hcs节点参数说明
|成员名|值| |——–|——–| |policy|驱动服务发布的策略,I2C管理器具体配置为2,表示驱动对内核态和用户态都发布服务| |priority|驱动启动优先级(0-200),值越大优先级越低。I2C管理器具体配置为50| |permission|驱动创建设备节点权限,I2C管理器具体配置为0664| |moduleName|驱动名称,I2C管理器固定为HDF_PLATFORM_I2C_MANAGER| |serviceName|驱动对外发布服务的名称,I2C管理器服务名设置为HDF_PLATFORM_I2C_MANAGER| |deviceMatchAttr|驱动私有数据匹配的关键字,I2C管理器设置为hdf_platform_i2c_manager|
从第二个节点开始配置具体I2C控制器信息,此节点并不表示某一路I2C控制器,而是代表一个资源性质设备,用于描述一类I2C控制器的信息。多个控制器之间相互区分的参数是busId和reg_pbase,这在i2c_config.hcs文件中有所体现。
- device_info.hcs配置参考
```c
root {
device_info {
match_attr = "hdf_manager";
device_i2c :: device {
device0 :: deviceNode {
policy = 2;
priority = 50;
permission = 0644;
moduleName = "HDF_PLATFORM_I2C_MANAGER";
serviceName = "HDF_PLATFORM_I2C_MANAGER";
deviceMatchAttr = "hdf_platform_i2c_manager";
}
device1 :: deviceNode {
policy = 0; // 等于0,不需要发布服务。
priority = 55; // 驱动启动优先级。
permission = 0644; // 驱动创建设备节点权限。
moduleName = "hi35xx_i2c_driver"; //【必要】用于指定驱动名称,需要与期望的驱动Entry中的moduleName一致。
serviceName = "HI35XX_I2C_DRIVER"; //【必要】驱动对外发布服务的名称,必须唯一。
deviceMatchAttr = "hisilicon_hi35xx_i2c"; //【必要】用于配置控制器私有数据,要与i2c_config.hcs中对应控制器保持一致,
// 具体的控制器信息在 i2c_config.hcs中。
}
}
}
}
```
- i2c_config.hcs配置参考
```c
root {
platform {
i2c_config {
match_attr = "hisilicon_hi35xx_i2c"; // 【必要】需要和device_info.hcs中的deviceMatchAttr值一致
template i2c_controller { // 模板公共参数,继承该模板的节点如果使用模板中的默认值,则节点字段可以缺省。
bus = 0; // 【必要】i2c识别号
reg_pbase = 0x120b0000; // 【必要】物理基地址
reg_size = 0xd1; // 【必要】寄存器位宽
irq = 0; // 【可选】中断号,由控制器的中断特性决定是否需要
freq = 400000; // 【可选】频率,初始化硬件控制器的可选参数
clk = 50000000; // 【可选】控制器时钟,由控制器时钟的初始化流程决定是否需要
}
controller_0x120b0000 :: i2c_controller {
bus = 0;
}
controller_0x120b1000 :: i2c_controller {
bus = 1;
reg_pbase = 0x120b1000;
}
...
}
}
}
```
需要注意的是,新增i2c_config.hcs配置文件后,必须在hdf.hcs文件中将其包含,否则配置文件无法生效。
例如:本例中i2c_config.hcs所在路径为device/soc/hisilicon/hi3516dv300/sdk_liteos/hdf_config/i2c/i2c_config.hcs,则必须在产品对应的hdf.hcs中添加如下语句:
```c
#include "../../../../device/soc/hisilicon/hi3516dv300/sdk_liteos/hdf_config/i2c/i2c_config.hcs" // 配置文件相对路径
```
实例化I2C控制器对象
完成驱动入口注册之后,下一步就是以核心层I2cCntlr对象的初始化为核心,包括驱动适配者自定义结构体(传递参数和数据),实例化I2cCntlr成员I2cMethod(让用户可以通过接口来调用驱动底层函数),实现HdfDriverEntry成员函数(Bind,Init,Release)。
自定义结构体参考
从驱动的角度看,自定义结构体是参数和数据的载体,而且i2c_config.hcs文件中的数值会被HDF读入通过DeviceResourceIface来初始化结构体成员,其中一些重要数值也会传递给核心层I2cCntlr对象,例如设备号、总线号等。
// 驱动适配者自定义结构体 struct Hi35xxI2cCntlr { struct I2cCntlr cntlr; // 【必要】是核心层控制对象,具体描述见下面。 OsalSpinlock spin; // 【必要】驱动适配者需要基于此锁变量对各个i2c操作函数实现对应的加锁解锁。 volatile unsigned char *regBase; // 【必要】寄存器基地址 uint16_t regSize; // 【必要】寄存器位宽 int16_t bus; // 【必要】i2c_config.hcs文件中可读取具体值 uint32_t clk; // 【可选】驱动适配者自定义 uint32_t freq; // 【可选】驱动适配者自定义 uint32_t irq; // 【可选】驱动适配者自定义 uint32_t regBasePhy; // 【必要】寄存器物理基地址 }; // I2cCntlr是核心层控制器结构体,其中的成员在Init函数中会被赋值。 struct I2cCntlr { struct OsalMutex lock; void *owner; int16_t busId; void *priv; const struct I2cMethod *ops; const struct I2cLockMethod *lockOps; };
I2cCntlr成员钩子函数结构体I2cMethod的实例化,和锁机制钩子函数结构体I2cLockMethod实例化,其他成员在Init函数中初始化。
// i2c_hi35xx.c中的示例 static const struct I2cMethod g_method = { .transfer = Hi35xxI2cTransfer, }; static const struct I2cLockMethod g_lockOps = { .lock = Hi35xxI2cLock, // 加锁函数 .unlock = Hi35xxI2cUnlock, // 解锁函数 };
Init函数开发参考
入参:
HdfDeviceObject是整个驱动对外提供的接口参数,具备HCS配置文件的信息。
返回值:
HDF_STATUS相关状态(表4为部分展示,如需使用其他状态,可参考//drivers/hdf_core/interfaces/inner_api/utils/hdf_base.h中HDF_STATUS定义)。
表 4 HDF_STATUS相关状态说明
|状态(值)|问题描述| |——–|——–| |HDF_ERR_INVALID_OBJECT|控制器对象非法| |HDF_ERR_INVALID_PARAM|参数非法| |HDF_ERR_MALLOC_FAIL|内存分配失败| |HDF_ERR_IO|I/O错误| |HDF_SUCCESS|传输成功| |HDF_FAILURE|传输失败|
函数说明: 初始化自定义结构体对象,初始化I2cCntlr成员,调用核心层I2cCntlrAdd函数,接入VFS(可选)。 ```c static int32_t Hi35xxI2cInit(struct HdfDeviceObject *device) { ...... // 遍历、解析i2c_config.hcs中的所有配置节点,并分别进行初始化,需要调用Hi35xxI2cParseAndInit函数。 DEV_RES_NODE_FOR_EACH_CHILD_NODE(device->property, childNode) { ret = Hi35xxI2cParseAndInit(device, childNode);//函数定义见下 ...... } ...... } static int32_t Hi35xxI2cParseAndInit(struct HdfDeviceObject *device, const struct DeviceResourceNode *node) { struct Hi35xxI2cCntlr *hi35xx = NULL; ...... // 入参判空 hi35xx = (struct Hi35xxI2cCntlr *)OsalMemCalloc(sizeof(*hi35xx)); // 内存分配 ...... // 返回值校验 hi35xx->regBase = OsalIoRemap(hi35xx->regBasePhy, hi35xx->regSize); // 地址映射 ...... // 返回值校验 Hi35xxI2cCntlrInit(hi35xx); // 【必要】i2c设备的初始化 hi35xx->cntlr.priv = (void *)node; // 【必要】存储设备属性 hi35xx->cntlr.busId = hi35xx->bus; // 【必要】初始化I2cCntlr成员busId hi35xx->cntlr.ops = &g_method; // 【必要】I2cMethod的实例化对象的挂载 hi35xx->cntlr.lockOps = &g_lockOps; // 【必要】I2cLockMethod的实例化对象的挂载 (void)OsalSpinInit(&hi35xx->spin); // 【必要】锁的初始化 ret = I2cCntlrAdd(&hi35xx->cntlr); // 【必要】调用此函数将控制器对象添加至平台核心层,返回成功信号后驱动才完全接入平台核心层。 ...... #ifdef USER_VFS_SUPPORT (void)I2cAddVfsById(hi35xx->cntlr.busId); // 【可选】若支持用户级的虚拟文件系统,则接入。 #endif return HDF_SUCCESS; __ERR__: // 若不成功,需要回滚函数内已执行的操作(如取消IO映射、释放内存等),并返回错误码 if (hi35xx != NULL) { if (hi35xx->regBase != NULL) { OsalIoUnmap((void *)hi35xx->regBase); hi35xx->regBase = NULL; } OsalMemFree(hi35xx); hi35xx = NULL; } return ret; } ```
Release函数开发参考
入参:
HdfDeviceObject是整个驱动对外提供的接口参数,具备HCS配置文件的信息。
返回值:
无。
函数说明:
释放内存和删除控制器,该函数需要在驱动入口结构体中赋值给Release接口,当HDF框架调用Init函数初始化驱动失败时,可以调用Release释放驱动资源。
”`c static void Hi35xxI2cRelease(struct HdfDeviceObject *device) { …… // 与Hi35xxI2cInit一样,需要将每个节点分别进行释放。 DEV_RES_NODE_FOR_EACH_CHILD_NODE(device->property, childNode) { Hi35xxI2cRemoveByNode(childNode); // 函数定义如下 } }
static void Hi35xxI2cRemoveByNode(const struct DeviceResourceNode *node) { …… // 【必要】可以调用I2cCntlrGet函数通过设备的bus号获取I2cCntlr对象的指针,以及调用I2cCntlrRemove函数将I2cCntlr对象从平台核心层移除。 cntlr = I2cCntlrGet(bus); if (cntlr != NULL && cntlr->priv == node) { …… I2cCntlrRemove(cntlr); // 【必要】解除地址映射,释放锁和内存。 hi35xx = (struct Hi35xxI2cCntlr *)cntlr; OsalIoUnmap((void *)hi35xx->regBase); (void)OsalSpinDestroy(&hi35xx->spin); OsalMemFree(hi35xx); } return; } “`
驱动调试
【可选】针对新增驱动程序,建议验证驱动基本功能,例如挂载后的信息反馈,消息传输的成功与否等。
你可能感兴趣的鸿蒙文章
热门推荐
-
2、 - 优质文章
-
3、 gate.io
-
8、 golang
-
9、 openharmony
-
10、 Vue中input框自动聚焦