SylixOS中怎么實現(xiàn)EEPROM設(shè)備驅(qū)動

SylixOS中怎么實現(xiàn)EEPROM設(shè)備驅(qū)動，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細(xì)講解，有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

1.開發(fā)環(huán)境
操作系統(tǒng)：SylixOS 
編程環(huán)境：RealEvo-IDE3.1.5
硬件平臺：SAMA5D2 Xplained開發(fā)板

2.EEPROM簡介
       EEPROM，或?qū)懽鱁2PROM，全稱電子抹除式可復(fù)寫只讀存儲器 （英語：Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory），是一種可以通過電子方式多次復(fù)寫的半導(dǎo)體存儲設(shè)備。相比EPROM，EEPROM不需要用紫外線照射，也不需取下，就可以用特定的電壓，來抹除芯片上的信息，以便寫入新的數(shù)據(jù)。
2.1 存儲結(jié)構(gòu)及設(shè)備地址
        本篇使用的EEPROM芯片型號是AT24MAC402，該芯片提供2Kbit串行電可擦除可編程的存儲單元，即256 bytes，并可通過I2C兼容的串行接口(TWI)進(jìn)行讀寫操作。此外，AT24MAC402可用來存放全球唯一的MAC或EUI地址（EUI-48）。其內(nèi)部存儲組織結(jié)構(gòu)如圖 2-1所示。

圖 2-1  AT24MAC402內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu)

        由圖 2-1可知，AT24MAC402提供了128-bit Serial Number和48-bit(9Ah-9Fh)的擴(kuò)展存儲部分用來存儲序列號和全球唯一的MAC或EUI地址。作為I2C從設(shè)備，可通過兩個不同的設(shè)備地址訪問EEPROM的這兩部分(標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展)的內(nèi)部存儲地址。AT24MAC402的芯片手冊對這兩部分的編址如圖 2-2所示。

圖 2-2  設(shè)備地址

        其中Bit[3:1]由硬件引腳電平?jīng)Q定，在沒有設(shè)置寫保護(hù)的情況下，對于標(biāo)準(zhǔn)EEPROM可進(jìn)行讀寫操作，而擴(kuò)展部分僅支持讀操作。SAMA5D2開發(fā)板EEPROM的電路圖如圖 2-3所示。

圖 2-3  EEPROM電路圖連線

      結(jié)合圖 2-2可知EEPROM標(biāo)準(zhǔn)部分的設(shè)備地址是‘1010100’，即0x54；擴(kuò)展部分的設(shè)備地址是‘1011100’，即0x5C。
2.2 操作模式
2.2.1 讀操作
        標(biāo)準(zhǔn)EEPROM部分和擴(kuò)展部分均支持讀操作，EEPROM支持以下三種類型的讀操作：
        當(dāng)前地址讀：在當(dāng)前地址讀操作方式時無需發(fā)送讀字節(jié)地址，每次只將當(dāng)前地址所存數(shù)據(jù)讀出，片內(nèi)地址始終保持自加，直到讀完整個EEPROM后又回到0地址。
        隨機(jī)地址讀：主設(shè)備發(fā)送有效從設(shè)備內(nèi)部地址，并且從設(shè)備發(fā)送響應(yīng)信號后將會將該內(nèi)部地址處的數(shù)據(jù)通過I2C發(fā)送給主設(shè)備。
        順序讀：多字節(jié)連續(xù)讀操作既可以是當(dāng)前地址讀，也可以是隨機(jī)地址讀，每次處理器接收到一字節(jié)數(shù)據(jù)都返回一個ACK，EEPROM接收到此ACK后會自動地址加1，接著輸出下一個字節(jié)數(shù)據(jù)，直到處理器返回NO ACK時，讀過程結(jié)束。
2.2.2 寫操作
        標(biāo)準(zhǔn)EEPROM部分，在寫保護(hù)被禁止的情況下提供寫操作，并且支持以下兩種寫操作：
        字節(jié)寫：按字節(jié)寫時通常在向EEPROM發(fā)送設(shè)備地址并收到應(yīng)答信號后，發(fā)送寫字節(jié)地址再次收到ACK后開始寫數(shù)據(jù)，最后發(fā)送停止位結(jié)束寫操作。
        頁寫：寫頁時EEPROM可一次連續(xù)寫入整頁數(shù)據(jù)（一頁為16字節(jié)）。其發(fā)地址過程與寫字節(jié)時完全相同。不同的是，當(dāng)寫完一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，處理器發(fā)不發(fā)停止?fàn)顟B(tài)，而是在應(yīng)答信號后繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)，每一個字節(jié)接收完畢后，EEPROM都返回一個ACK，一直到寫完整頁。如果頁寫時寫入數(shù)超出該物理頁邊界，則超出數(shù)據(jù)將重新寫入頁首地址覆蓋之前所寫數(shù)據(jù)。
3.技術(shù)實現(xiàn)
        本篇通過內(nèi)核模塊的方式實現(xiàn)EEPROM的設(shè)備驅(qū)動。
        EEPROM驅(qū)動的編寫同樣是實現(xiàn)設(shè)備文件操作控制塊結(jié)構(gòu)體file_operations的成員函數(shù)，在EEPROM設(shè)備驅(qū)動中主要實現(xiàn)了__e2promOpen、__e2promClose、__e2promRead、__e2promWrite、__e2promIoctl函數(shù)功能，__e2promIoctl函數(shù)用來設(shè)置待訪問的EEPROM的內(nèi)部地址。
        應(yīng)用程序可以通過訪問標(biāo)準(zhǔn)文件I/O函數(shù)來讀寫EEPROM設(shè)備，在讀寫EEPROM設(shè)備前，可調(diào)用lseek函數(shù)設(shè)置要讀/寫的eeprom內(nèi)部寄存器地址，然后調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)文件I/O對該內(nèi)部地址進(jìn)行讀/寫操作。
EEPROM的讀寫功能，實質(zhì)上是調(diào)用I2C設(shè)備發(fā)送接口的方式實現(xiàn)的。這里使用字符驅(qū)動的框架來實現(xiàn)EEPROM的讀寫操作。由于標(biāo)準(zhǔn)EEPROM和擴(kuò)展部分的設(shè)備地址不同，但是對這兩部分的操作是一樣的，因此本篇僅給出標(biāo)準(zhǔn)EEPROM設(shè)備的驅(qū)動實現(xiàn)。
        標(biāo)準(zhǔn)EEPROM設(shè)備文件操作結(jié)構(gòu)體如程序清單 3-1所示。

程序清單 3-1  e2prom設(shè)備文件操作集

/*********************************************************************************************************  
**  e2prom設(shè)備文件操作集  
*********************************************************************************************************/  
struct file_operations GfileOperate = {  
    .fo_open  = __e2promOpen,  
    .fo_close = __e2promClose,  
    .fo_read  = __e2promRead,  
    .fo_write = __e2promWrite,  
    .fo_ioctl = __e2promIoctl  
};

        通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)，可最終調(diào)用到file_operations結(jié)構(gòu)體中的對應(yīng)的成員函數(shù)。
3.1 讀操作
        __e2promRead讀取EEPROM內(nèi)部數(shù)據(jù)，其實現(xiàn)如程序清單 3-2所示。

程序清單 3-2  __e2promRead實現(xiàn)

/*********************************************************************************************************  
** 函數(shù)名稱: __e2promRead  
** 功能描述: 讀取eeprom設(shè)備  
** 輸　入  : pvArg      版本類型選擇參數(shù)  
**           pcBuffer   緩沖區(qū)  
**           stMaxByte  緩沖區(qū)大小  
** 輸　出  : ERROR  
*********************************************************************************************************/  
static ssize_t __e2promRead(PVOID pvArg, PCHAR pcBuffer, size_t stMaxByte)  
{  
    UINT32 uiRet;  
    if(!pcBuffer) {  
        return PX_ERROR;  
    }  
    uiRet   = __at24xxRead(Gi2cDev, Goffset, (UINT8 *)pcBuffer, stMaxByte);  
    Goffset = (Goffset + stMaxByte) % EEPROM_MEM_SIZE;                  /*  內(nèi)部地址計數(shù)器保存值        */  
return (uiRet == ERROR_NONE) ? stMaxByte:PX_ERROR;  
}

__e2promRead將會調(diào)用at24xxRead函數(shù)實現(xiàn)讀操作，at24xxRead實現(xiàn)如程序清單 3-3所示。

程序清單 3-3  at24xxRead實現(xiàn)

/*********************************************************************************************************  

** 函數(shù)名稱: __at24xxRead  
** 功能描述: AT24xx         寄存器讀函數(shù)  
** 輸　入  : pI2cDev         i2c設(shè)備  
**           RegAddress      寄存器地址  
**           buf             數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)  
**           len             需要讀取的數(shù)據(jù)長度  
** 輸　出  : 返回 0 表示函數(shù)執(zhí)行成功  
*********************************************************************************************************/  
static int __at24xxRead (PLW_I2C_DEVICE  pI2cDev, UINT8 ucRegAddress, UINT8 *ucBuf, UINT uiLen)  
{  
    INT      iError;  
  
    LW_I2C_MESSAGE  i2cMsgs[2] = {  
        {  
            .I2CMSG_usAddr    = pI2cDev->I2CDEV_usAddr,  
            .I2CMSG_usFlag    = 0,                                      /*  0表示寫操作                 */  
            .I2CMSG_usLen     = sizeof(ucRegAddress),  
            .I2CMSG_pucBuffer = &ucRegAddress,                          /*  先寫要讀的寄存器地址        */  
        },  
        {  
            .I2CMSG_usAddr    = pI2cDev->I2CDEV_usAddr,  
            .I2CMSG_usFlag    = LW_I2C_M_RD,                         /*  表示讀操作                  */  
            .I2CMSG_usLen     = uiLen,  
            .I2CMSG_pucBuffer = ucBuf,                                  /*  接著讀操作                  */  
        }  
    };  
  
    iError = API_I2cDeviceTransfer(pI2cDev, i2cMsgs, 2);  
    if (iError < 0) {  
        return  (PX_ERROR);  
    }  
  
    return  (ERROR_NONE);  
}

        實質(zhì)上，應(yīng)用層調(diào)用read函數(shù)，最終是調(diào)用的API_I2cDeviceTransfer函數(shù)實現(xiàn)接收與發(fā)送操作。
3.2 寫操作
        __e2promWrite向EEPROM寫入數(shù)據(jù)，其實現(xiàn)如程序清單 3-4所示。

程序清單 3-4  e2promWrite實現(xiàn)

/*********************************************************************************************************  

** 函數(shù)名稱: __e2promWrite  
** 功能描述: 寫eeprom設(shè)備  
** 輸　入  : pvArg      版本類型選擇參數(shù)  
**           pcBuffer   緩沖區(qū)  
**           stMaxByte  緩沖區(qū)大小  
** 輸　出  : ERROR  
*********************************************************************************************************/  
static ssize_t __e2promWrite(PVOID pvArg, PCHAR pcBuffer, size_t stMaxByte)  
{  
    UINT32 uiRet;  
    if(!pcBuffer) {  
        return PX_ERROR;  
    }  
    uiRet = __at24xxWrite (Gi2cDev, Goffset, (UINT8 *)pcBuffer, stMaxByte);  
    Goffset = (Goffset + stMaxByte) % EEPROM_MEM_SIZE;                  /*  內(nèi)部地址計數(shù)器保存值        */  
return (uiRet == ERROR_NONE) ? stMaxByte:PX_ERROR;  
}

        __e2promWrite將會調(diào)用at24xxWrite函數(shù)實現(xiàn)EEPROM的寫操作，at24xxWrite實現(xiàn)如程序清單 3-5所示。

程序清單 3-5  at24xxWrite實現(xiàn)

/*********************************************************************************************************  

** 函數(shù)名稱: __at24xxWrite  
** 功能描述: AT24xx         寄存器寫函數(shù)  
** 輸　入  : pI2cDev         i2c設(shè)備  
**           RegAddress      寄存器地址  
**           buf             需要寫入寄存器的數(shù)據(jù)  
**           len             寫入數(shù)據(jù)長度  
** 輸　出  : 返回 0 表示函數(shù)執(zhí)行成功  
*********************************************************************************************************/  
static int __at24xxWrite (PLW_I2C_DEVICE  pI2cDev, UINT8 ucRegAddress, UINT8 *ucBuf, UINT uiLen)  
{  
    INT             iError;  
    if(!pI2cDev) {  
        return PX_ERROR;  
    }  
    /*  
     * 發(fā)送緩存大小:至少為(數(shù)據(jù)+地址)字節(jié)數(shù)  
     */  
    UINT8  *pui2cBuf = (UINT8 *)malloc(uiLen+1);  
  
    LW_I2C_MESSAGE  i2cMsgs[1] = {  
        {  
            .I2CMSG_usAddr    = pI2cDev->I2CDEV_usAddr,  
            .I2CMSG_usFlag    = 0,                                      /*  0表示寫操作                 */  
            .I2CMSG_usLen     = uiLen + sizeof(ucRegAddress),           /*  (數(shù)據(jù)+地址)字節(jié)數(shù)           */  
            .I2CMSG_pucBuffer = pui2cBuf,  
        },  
    };  
  
    /*  
     * 發(fā)送緩存開頭存放的是地址信息,然后才是數(shù)據(jù)  
     */  
    pui2cBuf[0] = ucRegAddress;  
    memcpy(&pui2cBuf[1], &ucBuf[0], uiLen);  
  
    iError = API_I2cDeviceTransfer(pI2cDev, i2cMsgs, 1);  
    if (iError < 0) {  
        free(pui2cBuf);  
        printk(KERN_ERR "__at24xxWrite(): failed to i2c transfer!\n");  
        return  (PX_ERROR);  
    }  
    free(pui2cBuf);  
    return  (ERROR_NONE);  
}

        實質(zhì)上，應(yīng)用層調(diào)用write函數(shù)，最終是調(diào)用的API_I2cDeviceTransfer函數(shù)實現(xiàn)接收與發(fā)送操作。
3.3 設(shè)置讀寫地址
        通過實現(xiàn)__e2promIoctl函數(shù)，完成設(shè)置待讀/寫的EEPROM的內(nèi)部寄存器地址，其實現(xiàn)如程序清單 3-6所示。

程序清單 3-6  __e2promIoctl實現(xiàn)

/*********************************************************************************************************  

** 函數(shù)名稱: __e2promIoctl  
** 功能描述: 控制eeprom設(shè)備  
** 輸　入  : pdevhdrHdr 設(shè)備頭  
**           iCmd       命令  
**           lArg       命令參數(shù)  
** 輸　出  : ERROR  
*********************************************************************************************************/  
static INT __e2promIoctl(PLW_DEV_HDR    pdevhdrHdr, INT  iCmd, LONG  lArg)  
{  
    INT      iError;  
    struct stat *pstat;  
  
    switch(iCmd) {  
    case FIOSEEK:                                                       /*  獲取e2prom內(nèi)部地址偏移      */  
        Goffset = *(off_t *)lArg;  
        break;  
    case FIOFSTATGET:                                                   /*  獲得文件屬性                */  
        pstat = (struct stat *)lArg;  
        pstat->st_dev     = (dev_t)pdevhdrHdr;  
        pstat->st_ino     = (ino_t)0;                                   /*  相當(dāng)于唯一節(jié)點              */  
        pstat->st_mode    = 0644 | S_IFCHR;                             /*  默認(rèn)屬性                    */  
        pstat->st_nlink   = 1;  
        pstat->st_uid     = 0;  
        pstat->st_gid     = 0;  
        pstat->st_rdev    = 1;  
        pstat->st_size    = 0;  
        pstat->st_blksize = 0;  
        pstat->st_blocks  = 0;  
        pstat->st_atime   = API_RootFsTime(LW_NULL);                    /*  默認(rèn)使用 root fs 基準(zhǔn)時間   */  
        pstat->st_mtime   = API_RootFsTime(LW_NULL);  
        pstat->st_ctime   = API_RootFsTime(LW_NULL);  
        break;  
    default:  
        errno  = ENOSYS;  
        iError = PX_ERROR;  
        break;  
    }  
    return ERROR_NONE;  
}

        通過在應(yīng)用層調(diào)用lseek，可以調(diào)用到底層的__e2promIoctl函數(shù)，在__e2promIoctl函數(shù)中通過給全局變量Goffset賦值，在調(diào)用read/write函數(shù)時，底層相應(yīng)的__e2promRead/ __e2promWrite便可獲得Goffset的偏移值，進(jìn)而讀取/寫入到EEPROM內(nèi)部寄存器中。
3.4 驅(qū)動模塊初始化及卸載
        驅(qū)動模塊初始化實現(xiàn)如程序清單 3-7所示。

程序清單 3-7  模塊初始化

/*********************************************************************************************************  
** 函數(shù)名稱: module_init  
** 功能描述: 驅(qū)動加載模塊  
** 輸　入  : NONE  
** 輸　出  : ERROR_CODE  
*********************************************************************************************************/  
int module_init (void)  
{  
    printk("hello_module init!\n");  
    INT iDrvNum    = API_IosDrvInstallEx(&GfileOperate);                 /*  安裝驅(qū)動程序                */  
    API_IosDevAdd (&GdevhdrHdr, "/dev/eeprom", iDrvNum);                /*  安裝設(shè)備                    */  
    Gi2cDev = API_I2cDeviceCreate("/bus/i2c/1",  
                                  "/dev/eeprom",  
                                  DEVICE_ADDR,  
                                  0);  
    return ERROR_NONE;  
}

        模塊卸載實現(xiàn)如程序清單 3-8所示。

程序清單 3-8  模塊卸載

/*********************************************************************************************************  

** 函數(shù)名稱: module_exit  
** 功能描述: 驅(qū)動卸載模塊  
** 輸　入  : NONE  
** 輸　出  : NONE  
*********************************************************************************************************/  
void module_exit (void)  
{  
    printk("hello_module exit!\n");  
  
    API_IosDevDelete(&GdevhdrHdr);                                      /*  刪除設(shè)備                    */  
    API_I2cDeviceDelete(Gi2cDev);                                        /*  刪除指定的 i2c 設(shè)備          */  
    return ;  
}

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