一种基于信号的Linux系统I2C驱动程序方法

技术领域

本发明属于嵌入式驱动技术领域，具体涉及一种基于信号的Linux系统I2C驱动程序方法。

背景技术

随着电子技术迅速发展，以微处理器为基础的嵌入式系统迅速普及。嵌入式系统有两种工作方式，第一种是以单片机为基础，这种系统硬件资源有限，软件简单，且不含操作系统；第二种可以运行操作系统，极大的利用PC机的丰富资源，嵌入式操作系统中，Linux是开源代码，发展最为迅速，应用最为广泛。I2C总线通过串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)连接到总线上的器件之间传递信息，根据地址识别每个器件，I2C有两种工作模式，主发主收和从发从收两种模式，从收从发模式是从设备主发，由于设备的返回时间不确定，因此采用中断模式。Linux驱动程序只实现了主发主收，仅实现I2C一半的功能。

I2C总线驱动过程中，Linux需要用户主动操作设备文件，用户程序不能预测设备数据到达的时间，造成软件运行效率降低，实时性差，同时未能很好的利用硬件中断机制处理紧急事件，只利用函数定时查询设备是否可读，效率不高。此为现有技术中存在的缺陷。

有鉴于此，本发明提供一种基于信号的Linux系统I2C驱动程序方法，以解决现有技术中存在的缺陷，是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中存在Linux系统I2C驱动程序中设备数据基于查询模式定时查询，效率低，实时性差的缺陷，提供设计一种基于信号的Linux系统I2C驱动程序方法，将信号机制运用到驱动程序，通知用户程序读数据，解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：一种基于信号的linux系统I2C驱动程序方法，包括以下步骤：

S1：准备启用文件的异步通知机制；

S2：设计驱动的异步通知接口单元；

S3：设计信号安装单元；

S4：设计驱动程序的功能测试单元。

作为优选，所述步骤S1中：所述的准备启用文件的异步通知机制对Linux系统下的标准I2C驱动程序修改，包括在i2c.h文件中i2c_adapter数据结构中增加宏定义USE_ASYNC，实现变量i2c_event和queue的定义；在i2c_dev.c文件中i2c_dev_fops数据结构中增加宏定义USE_ASYNC实现fasync:i2cdev_fasync，新增静态函数i2cdev_fasync；

i2c_xxx模块发送SIGIO信号包括，i2c_algo_xxx模块下的i2c_xxx_add_bus函数增加i2c_xxx_ap＝adap；i2c_xxx模块的中断函数iic_xxx_handler中，在数据处理完准备返回前添加如下语句，

#ifdef USE_ASYNC

if(i2c_xxx_ap->i2c_event)

kill_fasync(&(i2c_xxx_ap->i2c_event),SIGIO,POLL_IN)。

作为优选，所述步骤S2中：所述的设计使用驱动的异步通知接口单元，设置与用户程序fcntl系统调用对应的接口方法，当进程使用fcntl系统调用执行F_SETOWN命令时，属主进程的进程ID号就保存在file->f_owner中；通过fcntl命令F_SETFL完成，设备中置FASYNC标志，此时设备可在新数据到达时请求发送一个SIGIO信号，SIGIO信号存放在file->f_owner中的进程；

在用户程序中设置信号量宿主、取文件描述符、加异步读取标志；使用户程序具备使用异步通知接口的条件。

作为优选，所述步骤S3中：所述的信号安装单元，包括信号量的初始化，使用sigaction()安装信号函数，支持信号传递信息，可以传递文件句柄。

作为优选，所述的sigaction()函数设置三个参数，第一个参数为信号的值，第二个参数为指向sigainfo_t结构的指针，包含对指定信号的处理、信号传递的信息、信号处理函数执行过程中应屏蔽掉哪些函数；第三个参数oldact指向的对象用来保存原来对相应信号的处理；设定结构sigaction中SA_SIGINFO标志位，表示信号附带的参数可以被传递到信号处理函数中，标志位SA_SIGINFO看成信号是否传递参数的开关；由sigaction结构中的sa_sigaction指定处理函数，结构sigaction的sa_mask指定在信号处理程序执行过程中，哪些信号应当被阻塞。

作为优选，所述的步骤S4中，所述的所述的驱动程序的功能测试单元设置两个I2C设备fd、fd1来测试信号在驱动程序中的应用；功能测试单元包括，主i2c文件初始化单元；i2c-bit文件初始化单元；信号的初始化单元；设置信号函数单元；主函数编写单元，确保基于信号的Linux系统I2C驱动程序正常运行；

所述的主i2c文件初始化单元包括设置I2C总线控制器时钟频率；设置主发主收、从发从收，设置七位地址；所述的i2c-bit文件初始化单元设置七位地址；

所述的信号的初始化单元包括设置信号函数，设置传输附加信息，设置信号量以及信号量宿主，取文件描述符，加异步读取标志，设置异步读取信号量以及键盘复位；

所述的设置信号函数单元包括，获取SIGIO信号，传递主i2c文件句柄以及传递i2c-bit文件句柄；

所述的主函数编写单元，判断fd、fd1状态，执行对应操作。

作为优选，在i2c_init()定义一个结构sigaction变量，设定信号处理函数名myread：

action.sa_sigaction＝myread；

传输附加信息：

action.sa_flags＝SA_SIGINFO；

sigaction()函数安装信号：

sigaction(SIGIO,&action,NULL)；

myread代码如下：

首先通过signo判断信号类型是否是SIGIO，然后通过siginfo_t结构的si_fd成员来传递文件描述符，用open方法打开设备时，系统自动分配的，最后进入处理模块，i2c_readevent()、i2c_readkb()分别处理，代码如下：

这样用信号处理I2C总线驱动程序基本达到了实时中断的要求。

本发明的有益效果在于，基于异步通知的I2C驱动程序，很好的利用硬件中断机制处理紧急事件，设置i2c总线主发主收不用中断，只要简单返回，i2c总线从发从收完全在中断中进行，实现了对中断的实时处理，同时多个驱动程序以异步通知方式工作而不互相干扰，提高了数据处理的效率，数据量大时更加具有优势；基于信号的Linux系统I2C驱动程序，思路新颖，使Linux系统中的用户程序调用方法较传统方法简单实用，提高编程效率；可以推广到其他驱动程序的编写上，优化Linux代码，提高效率。此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为基于信号的Linux系统I2C驱动程序方法流程图。

图2为Linux系统I2C驱动层次关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种基于信号的Linux系统I2C驱动程序方法，包括以下步骤：

一种基于信号的linux系统I2C驱动程序方法，包括以下步骤：

S1：准备启用文件的异步通知机制；

S2：设计驱动的异步通知接口单元；

S3：设计信号安装单元；

S4：设计驱动程序的功能测试单元。

本实施例以三星ARM9处理器2410为例：

所述步骤S1中：所述的准备启用文件的异步通知机制对Linux系统下的标准I2C驱动程序修改，包括在i2c.h文件中i2c_adapter数据结构中增加宏定义USE_ASYNC，实现变量i2c_event和queue的定义；在i2c_dev.c文件中i2c_dev_fops数据结构中增加宏定义USE_ASYNC实现fasync:i2cdev_fasync，新增静态函数i2cdev_fasync；

i2c_s3c2410模块发送SIGIO信号包括，i2c_algo_s3c2410模块下的i2c_s3c2410_add_bus函数增加i2c_s3c2410_ap＝adap；i2c_s3c2410模块的中断函数iic_s3c2410_handler中，在数据处理完准备返回前添加如下语句，

#ifdef USE_ASYNC

if(i2c_s3c2410_ap->i2c_event)

kill_fasync(&(i2c_s3c2410_ap->i2c_event),SIGIO,POLL_IN)。

所述步骤S2中：所述的设计使用驱动的异步通知接口单元，设置与用户程序fcntl系统调用对应的接口方法，当进程使用fcntl系统调用执行F_SETOWN命令时，属主进程的进程ID号就保存在file->f_owner中；通过fcntl命令F_SETFL完成，设备中置FASYNC标志，此时设备可在新数据到达时请求发送一个SIGIO信号，SIGIO信号存放在file->f_owner中的进程；在用户程序中设置信号量宿主、取文件描述符、加异步读取标志；使用户程序具备使用异步通知接口的条件。

所述步骤S3中：所述的信号安装单元，包括信号量的初始化，使用sigaction()安装信号函数，支持信号传递信息，可以传递文件句柄。所述的sigaction()函数设置三个参数，第一个参数为信号的值，第二个参数为指向sigainfo_t结构的指针，包含对指定信号的处理、信号传递的信息信号处理函数执行过程中应屏蔽掉哪些函数；第三个参数oldact指向的对象用来保存原来对相应信号的处理；设定结构sigaction中SA_SIGINFO标志位，表示信号附带的参数可以被传递到信号处理函数中，标志位SA_SIGINFO看成信号是否传递参数的开关；由sigaction结构中的sa_sigaction指定处理函数，结构sigaction的sa_mask指定在信号处理程序执行过程中，哪些信号应当被阻塞。

所述的步骤S4中，所述的所述的驱动程序的功能测试单元设置两个I2C设备fd、fd1来测试信号在驱动程序中的应用；功能测试单元包括，主i2c文件初始化单元；i2c-bit文件初始化单元；信号的初始化单元；设置信号函数单元；主函数编写单元，确保基于信号的Linux系统I2C驱动程序正常运行；

所述的主i2c文件初始化单元包括设置I2C总线控制器时钟频率；设置主发主收、从发从收，设置七位地址；所述的i2c-bit文件初始化单元设置七位地址；所述的信号的初始化单元包括设置信号函数，设置传输附加信息，设置信号量以及信号量宿主，取文件描述符，加异步读取标志，设置异步读取信号量以及键盘复位；所述的设置信号函数单元包括，获取SIGIO信号，传递主i2c文件句柄以及传递i2c-bit文件句柄；所述的主函数编写单元，判断fd、fd1状态，执行对应操作。

在i2c_init()定义一个结构sigaction变量，设定信号处理函数名myread：

action.sa_sigaction＝myread；

传输附加信息：

action.sa_flags＝SA_SIGINFO；

sigaction()函数安装信号：

sigaction(SIGIO,&action,NULL)；

myread代码如下：

首先通过signo判断信号类型是否是SIGIO，然后通过siginfo_t结构的si_fd成员来传递文件描述符，用open方法打开设备时，系统自动分配的，最后进入处理模块，i2c_readevent()、i2c_readkb()分别处理，代码如下：

这样用信号处理I2C总线驱动程序基本达到了实时中断的要求。

以上公开的仅为发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。