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SylixOS中怎么实现EEPROM设备驱动

发表于:2024-11-25 作者:千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2024年11月25日,SylixOS中怎么实现EEPROM设备驱动,很多新手对此不是很清楚,为了帮助大家解决这个难题,下面小编将为大家详细讲解,有这方面需求的人可以来学习下,希望你能有所收获。1.开发环境操作系统:Syli
千家信息网最后更新 2024年11月25日SylixOS中怎么实现EEPROM设备驱动

SylixOS中怎么实现EEPROM设备驱动,很多新手对此不是很清楚,为了帮助大家解决这个难题,下面小编将为大家详细讲解,有这方面需求的人可以来学习下,希望你能有所收获。

1.开发环境
操作系统:SylixOS
编程环境:RealEvo-IDE3.1.5
硬件平台:SAMA5D2 Xplained开发板

2.EEPROM简介
EEPROM,或写作E2PROM,全称电子抹除式可复写只读存储器 (英语:Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory),是一种可以通过电子方式多次复写的半导体存储设备。相比EPROM,EEPROM不需要用紫外线照射,也不需取下,就可以用特定的电压,来抹除芯片上的信息,以便写入新的数据。
2.1 存储结构及设备地址
本篇使用的EEPROM芯片型号是AT24MAC402,该芯片提供2Kbit串行电可擦除可编程的存储单元,即256 bytes,并可通过I2C兼容的串行接口(TWI)进行读写操作。此外,AT24MAC402可用来存放全球唯一的MAC或EUI地址(EUI-48)。其内部存储组织结构如图 2-1所示。

图 2-1 AT24MAC402内部存储结构

由图 2-1可知,AT24MAC402提供了128-bit Serial Number和48-bit(9Ah-9Fh)的扩展存储部分用来存储序列号和全球唯一的MAC或EUI地址。作为I2C从设备,可通过两个不同的设备地址访问EEPROM的这两部分(标准和扩展)的内部存储地址。AT24MAC402的芯片手册对这两部分的编址如图 2-2所示。

图 2-2 设备地址

其中Bit[3:1]由硬件引脚电平决定,在没有设置写保护的情况下,对于标准EEPROM可进行读写操作,而扩展部分仅支持读操作。SAMA5D2开发板EEPROM的电路图如图 2-3所示。

图 2-3 EEPROM电路图连线

结合图 2-2可知EEPROM标准部分的设备地址是'1010100',即0x54;扩展部分的设备地址是'1011100',即0x5C。
2.2 操作模式
2.2.1 读操作
标准EEPROM部分和扩展部分均支持读操作,EEPROM支持以下三种类型的读操作:
当前地址读:在当前地址读操作方式时无需发送读字节地址,每次只将当前地址所存数据读出,片内地址始终保持自加,直到读完整个EEPROM后又回到0地址。
随机地址读:主设备发送有效从设备内部地址,并且从设备发送响应信号后将会将该内部地址处的数据通过I2C发送给主设备。
顺序读:多字节连续读操作既可以是当前地址读,也可以是随机地址读,每次处理器接收到一字节数据都返回一个ACK,EEPROM接收到此ACK后会自动地址加1,接着输出下一个字节数据,直到处理器返回NO ACK时,读过程结束。
2.2.2 写操作
标准EEPROM部分,在写保护被禁止的情况下提供写操作,并且支持以下两种写操作:
字节写:按字节写时通常在向EEPROM发送设备地址并收到应答信号后,发送写字节地址再次收到ACK后开始写数据,最后发送停止位结束写操作。
页写:写页时EEPROM可一次连续写入整页数据(一页为16字节)。其发地址过程与写字节时完全相同。不同的是,当写完一个数据字节后,处理器发不发停止状态,而是在应答信号后继续写入数据,每一个字节接收完毕后,EEPROM都返回一个ACK,一直到写完整页。如果页写时写入数超出该物理页边界,则超出数据将重新写入页首地址覆盖之前所写数据。
3.技术实现
本篇通过内核模块的方式实现EEPROM的设备驱动。
EEPROM驱动的编写同样是实现设备文件操作控制块结构体file_operations的成员函数,在EEPROM设备驱动中主要实现了__e2promOpen、__e2promClose、__e2promRead、__e2promWrite、__e2promIoctl函数功能,__e2promIoctl函数用来设置待访问的EEPROM的内部地址。
应用程序可以通过访问标准文件I/O函数来读写EEPROM设备,在读写EEPROM设备前,可调用lseek函数设置要读/写的eeprom内部寄存器地址,然后调用标准文件I/O对该内部地址进行读/写操作。
EEPROM的读写功能,实质上是调用I2C设备发送接口的方式实现的。这里使用字符驱动的框架来实现EEPROM的读写操作。由于标准EEPROM和扩展部分的设备地址不同,但是对这两部分的操作是一样的,因此本篇仅给出标准EEPROM设备的驱动实现。
标准EEPROM设备文件操作结构体如程序清单 3-1所示。

程序清单 3-1 e2prom设备文件操作集

/*********************************************************************************************************  **  e2prom设备文件操作集  *********************************************************************************************************/  struct file_operations GfileOperate = {      .fo_open  = __e2promOpen,      .fo_close = __e2promClose,      .fo_read  = __e2promRead,      .fo_write = __e2promWrite,      .fo_ioctl = __e2promIoctl  };

通过调用标准I/O函数,可最终调用到file_operations结构体中的对应的成员函数。
3.1 读操作
__e2promRead读取EEPROM内部数据,其实现如程序清单 3-2所示。

程序清单 3-2 __e2promRead实现

/*********************************************************************************************************  ** 函数名称: __e2promRead  ** 功能描述: 读取eeprom设备  ** 输 入  : pvArg      版本类型选择参数  **           pcBuffer   缓冲区  **           stMaxByte  缓冲区大小  ** 输 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;                  /*  内部地址计数器保存值        */  return (uiRet == ERROR_NONE) ? stMaxByte:PX_ERROR;  }

__e2promRead将会调用at24xxRead函数实现读操作,at24xxRead实现如程序清单 3-3所示。

程序清单 3-3 at24xxRead实现

/*********************************************************************************************************  ** 函数名称: __at24xxRead  ** 功能描述: AT24xx         寄存器读函数  ** 输 入  : pI2cDev         i2c设备  **           RegAddress      寄存器地址  **           buf             数据接收缓冲区  **           len             需要读取的数据长度  ** 输 出  : 返回 0 表示函数执行成功  *********************************************************************************************************/  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表示写操作                 */              .I2CMSG_usLen     = sizeof(ucRegAddress),              .I2CMSG_pucBuffer = &ucRegAddress,                          /*  先写要读的寄存器地址        */          },          {              .I2CMSG_usAddr    = pI2cDev->I2CDEV_usAddr,              .I2CMSG_usFlag    = LW_I2C_M_RD,                         /*  表示读操作                  */              .I2CMSG_usLen     = uiLen,              .I2CMSG_pucBuffer = ucBuf,                                  /*  接着读操作                  */          }      };        iError = API_I2cDeviceTransfer(pI2cDev, i2cMsgs, 2);      if (iError < 0) {          return  (PX_ERROR);      }        return  (ERROR_NONE);  }

    实质上,应用层调用read函数,最终是调用的API_I2cDeviceTransfer函数实现接收与发送操作。
    3.2 写操作
    __e2promWrite向EEPROM写入数据,其实现如程序清单 3-4所示。

    程序清单 3-4 e2promWrite实现

    /*********************************************************************************************************  ** 函数名称: __e2promWrite  ** 功能描述: 写eeprom设备  ** 输 入  : pvArg      版本类型选择参数  **           pcBuffer   缓冲区  **           stMaxByte  缓冲区大小  ** 输 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;                  /*  内部地址计数器保存值        */  return (uiRet == ERROR_NONE) ? stMaxByte:PX_ERROR;  }

      __e2promWrite将会调用at24xxWrite函数实现EEPROM的写操作,at24xxWrite实现如程序清单 3-5所示。

      程序清单 3-5 at24xxWrite实现

      /*********************************************************************************************************  ** 函数名称: __at24xxWrite  ** 功能描述: AT24xx         寄存器写函数  ** 输 入  : pI2cDev         i2c设备  **           RegAddress      寄存器地址  **           buf             需要写入寄存器的数据  **           len             写入数据长度  ** 输 出  : 返回 0 表示函数执行成功  *********************************************************************************************************/  static int __at24xxWrite (PLW_I2C_DEVICE  pI2cDev, UINT8 ucRegAddress, UINT8 *ucBuf, UINT uiLen)  {      INT             iError;      if(!pI2cDev) {          return PX_ERROR;      }      /*       * 发送缓存大小:至少为(数据+地址)字节数       */      UINT8  *pui2cBuf = (UINT8 *)malloc(uiLen+1);        LW_I2C_MESSAGE  i2cMsgs[1] = {          {              .I2CMSG_usAddr    = pI2cDev->I2CDEV_usAddr,              .I2CMSG_usFlag    = 0,                                      /*  0表示写操作                 */              .I2CMSG_usLen     = uiLen + sizeof(ucRegAddress),           /*  (数据+地址)字节数           */              .I2CMSG_pucBuffer = pui2cBuf,          },      };        /*       * 发送缓存开头存放的是地址信息,然后才是数据       */      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);  }

        实质上,应用层调用write函数,最终是调用的API_I2cDeviceTransfer函数实现接收与发送操作。
        3.3 设置读写地址
        通过实现__e2promIoctl函数,完成设置待读/写的EEPROM的内部寄存器地址,其实现如程序清单 3-6所示。

        程序清单 3-6 __e2promIoctl实现

        /*********************************************************************************************************  ** 函数名称: __e2promIoctl  ** 功能描述: 控制eeprom设备  ** 输 入  : pdevhdrHdr 设备头  **           iCmd       命令  **           lArg       命令参数  ** 输 出  : ERROR  *********************************************************************************************************/  static INT __e2promIoctl(PLW_DEV_HDR    pdevhdrHdr, INT  iCmd, LONG  lArg)  {      INT      iError;      struct stat *pstat;        switch(iCmd) {      case FIOSEEK:                                                       /*  获取e2prom内部地址偏移      */          Goffset = *(off_t *)lArg;          break;      case FIOFSTATGET:                                                   /*  获得文件属性                */          pstat = (struct stat *)lArg;          pstat->st_dev     = (dev_t)pdevhdrHdr;          pstat->st_ino     = (ino_t)0;                                   /*  相当于唯一节点              */          pstat->st_mode    = 0644 | S_IFCHR;                             /*  默认属性                    */          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);                    /*  默认使用 root fs 基准时间   */          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;  }

          通过在应用层调用lseek,可以调用到底层的__e2promIoctl函数,在__e2promIoctl函数中通过给全局变量Goffset赋值,在调用read/write函数时,底层相应的__e2promRead/ __e2promWrite便可获得Goffset的偏移值,进而读取/写入到EEPROM内部寄存器中。
          3.4 驱动模块初始化及卸载
          驱动模块初始化实现如程序清单 3-7所示。

          程序清单 3-7 模块初始化

          /*********************************************************************************************************  ** 函数名称: module_init  ** 功能描述: 驱动加载模块  ** 输 入  : NONE  ** 输 出  : ERROR_CODE  *********************************************************************************************************/  int module_init (void)  {      printk("hello_module init!\n");      INT iDrvNum    = API_IosDrvInstallEx(&GfileOperate);                 /*  安装驱动程序                */      API_IosDevAdd (&GdevhdrHdr, "/dev/eeprom", iDrvNum);                /*  安装设备                    */      Gi2cDev = API_I2cDeviceCreate("/bus/i2c/1",                                    "/dev/eeprom",                                    DEVICE_ADDR,                                    0);      return ERROR_NONE;  }

          模块卸载实现如程序清单 3-8所示。

          程序清单 3-8 模块卸载

          /*********************************************************************************************************  ** 函数名称: module_exit  ** 功能描述: 驱动卸载模块  ** 输 入  : NONE  ** 输 出  : NONE  *********************************************************************************************************/  void module_exit (void)  {      printk("hello_module exit!\n");        API_IosDevDelete(&GdevhdrHdr);                                      /*  删除设备                    */      API_I2cDeviceDelete(Gi2cDev);                                        /*  删除指定的 i2c 设备          */      return ;  }

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