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Linux内核I2C子系统的驱动初始化架构.pdf

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简介：
本论文详细探讨了Linux内核中I2C子系统驱动程序的初始化架构。分析并解释了该框架的设计原理及其工作流程，为开发者提供了深入了解和优化I2C设备管理的宝贵资源。 Linux 内核中的 I2C 系统结构包括初始化流程、通信流程以及读写方法等内容。

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  • Linux内核I2C子系统的驱动初始化架构.pdf
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    狂热内核篇——内核初始化深入探讨了操作系统启动过程中内核加载与初始化的关键步骤和技术细节，是计算机系统架构和操作系统的进阶学习资料。 目录 1. 引子 1.1 上电 1.2 BIOS时代 1.3 内核引导程序 2. 内核映像的形成 2.1 MakeFile预备知识 2.1.1 Makefile书写规则 2.1.2 Makefile变量 2.1.3 条件判断 2.1.4 函数 2.1.5 隐含规则 2.1.6 定义模式规则 2.1 KBuild体系 2.1.1 内核目标 2.1.2 主机程序 2.1.3 编译标志 2.2 内核编译分析 2.2.1 编译配置 2.2.2 寻找第一个目标 2.2.3 prepare和scripts目标 2.2.4 递归编译各对象 2.2.5 链接vmlinux 2.2.6 制作bzImage 3 实模式下的内核代码 3.1 内核映像内存布局 3.2 实模式汇编代码header.S 3.2.1 无用的bootsect代码 3.2.2 初始化头变量hdr 3.2.3 准备实模式下C语言环境 3.3 实模式代码main函数 3.3.1 复制初始化头变量 3.3.2 初始化堆 3.3.3 确保支持当前运行的CPU 3.3.4 设置BIOS的x86模式 3.3.5 内存的检测 3.3.6 设置键盘属性 3.3.7 填充系统环境配置表 3.3.8 填充IST信息 3.3.9 设置Video模式 3.4 实模式代码go_to_proteced_mode函数 3.4.1 禁止可屏蔽和不可屏蔽中断 3.4.2 打开A20地址线 3.4.3 安装临时全局描述符表 3.4.4 第一次启动保护模式 4 保护模式下的内核代码 4.1 32位x86保护模式代码 4.1.1 内核解压缩的前期工作 4.1.2 解压缩内核 4.1.3 第二次启动保护模式 4.1.4 第一次启动分页管理 4.1.5 初始化0号进程 4.2 向start_kernel进发 4.2.1 初始化中断描述符表 4.2.2 第三次启动保护模式 4.2.3 启动x86虚拟机 5 走向现代：start_kernel函数 5.1 初始化同步与互斥环境 5.1.1 屏蔽中断 5.1.2 启动大内核锁 5.1.3 注册时钟通知链 5.1.4 激活第一个CPU 5.1.5 初始化地址散列表 5.1.6 打印版本信息 5.2 执行setup_arch()函数 5.2.1 拷贝可用内存区信息 5.2.2 获得总页面数 5.2.3 着手建立永久内核页表 5.2.4 第二次启动分页管理 5.2.5 建立内存管理架构 5.2.6 添砖加瓦 5.3 设置每CPU环境 5.4 初始化内存管理区列表 5.5 利用early_res分配内存 5.6 触碰虚拟文件系统 5.7 初始化异常服务 5.8 初始化内存管理 5.8.1 启用伙伴算法 5.8.2 初始化slab分配器 5.8.3 初始化非连续内存区 5.9 初始化调度程序 5.10 初始化中断处理
     
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    本篇介绍在Linux操作系统下开发和配置I2C设备驱动的基本方法与技巧，涵盖原理、实践及调试过程。 在Linux操作系统中，I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，常用于连接微控制器和其他外围设备如传感器、显示屏等。Linux下的I2C驱动是系统与硬件I2C总线交互的软件层，它允许系统通过内核来控制I2C设备。本段落将深入探讨Linux下I2C驱动的原理、结构以及如何编写测试程序。 一、I2C驱动架构 Linux中的I2C驱动分为两层：底层驱动和上层驱动。底层驱动通常对应具体的硬件平台，处理与硬件接口相关的事务，如发送时钟信号、读写数据等。而上层驱动则关注于特定I2C设备的协议和功能，例如初始化、数据交换等。 1. I2C总线注册：系统需要识别并注册I2C总线，这通常在设备树或配置文件中完成，指明I2C控制器的硬件地址与中断信息。 2. I2C设备注册：接着针对每个连接到I2C总线上的设备，需有对应的驱动进行注册。该驱动包含设备的I2C地址、类型及操作函数。 二、I2C驱动接口 Linux内核提供了一套标准的I2C驱动接口，包括以下关键功能： - `i2c_probe`：检测并初始化设备。 - `i2c_read`和`i2c_write`：读写数据到I2C设备。 - `i2c_transfer`：用于执行多字节读写操作。 - `i2c_detect`：扫描总线，查找连接的设备。 三、测试程序编写 编写I2C驱动的测试程序主要目的是验证驱动是否正常工作。通常，测试程序会包含以下步骤： 1. 打开I2C总线：使用`open`函数打开指定的I2C总线设备节点如 `/dev/i2c-1`. 2. 设置I2C地址：利用 `ioctl` 调用设置设备的 I2C 地址。 3. 读写操作：通过 `write` 和 `read` 函数与设备交互，进行数据的读取或写入。 4. 错误处理：在每个操作后检查返回值，确保没有错误发生。 四、am335x与I2C AM335x是TI（德州仪器）公司的一款基于ARM Cortex-A8 的处理器，在嵌入式系统中广泛使用。该处理器内置了多个 I2C 控制器，支持与外设的I2C通信。在Linux环境下，针对 AM335x 的 I2C 驱动需考虑其硬件特性如 GPIO 复用、时钟设置等，并根据设备树配置相应的节点。 五、调试和分析 开发及测试过程中可以利用工具如 `i2cdetect` 快速检测I2C总线上的连接设备，使用 `i2cget` 和 `i2cset` 进行数据读写。同时查看系统日志与内核消息（dmesg）也有助于定位驱动问题。 六、总结 理解Linux下的 I2C 驱动需要全面掌握硬件接口、内核驱动模型及测试方法等知识。对于 AM335x 平台而言，正确编写和调试I2C驱动能够确保与外部设备的有效通信，从而实现系统的功能扩展与优化。这对开发者来说至关重要，因为它们构成了嵌入式系统中与其他硬件交互的基础。