基于Linux操作系统的ARM/DSP多机I2C通信设计方案

来源：中国一卡通网作者：中国一卡通收录发布时间：2012-02-20 09:02:49 字体:[大中小]

摘要：在高性能嵌入式控制系统中，运行嵌入式Linux操作系统的主机ARM和DSP实现主从控制的设计方案具有显着优势，并获得广泛运用。而实现ARM与DSP之间的可靠通信是其关键技术之一。本文以Samsung公司的ARM9芯片S3C2440和TI公司的DSP芯片TMS320F28015为例，分析了I2C通信接口的原理及特点，提出了基于I2C总线的多机通信接口设计方法。测试结果验证了该系统的可行性及可靠性，对嵌入式系统设计具有一定的借鉴价值。

　　按照Linux中I2C总线框架要求，S3C2440的I2C总线驱动设计主要完成以下工作：设计i2c_adapter_s3c_init（）模板加载函数和对应于i2c_adapter_s3c_exit（）模板卸载函数；设计i2c_adapter_s3c_xfer（）模板S3C2440适配器通信方法函数。

　　i2c_adapter_s3c_init（）通过注册s3c2440_i2c_driver结构体实现总线驱动的平台注册，s3c2440_i2c_driver结构体包含了具体适配器的probe（）函数、remove（）函数、resume（）函数指针等信息。代码如下：

　　static int _ _init i2c_adap_s3c_init（）{

　　int ret;

　　ret=platform_driver_regisiter（&s3c2440_i2c_driver）；//注册platform_driver结构体

　　if（ret==0）{//注册失败

　　ret=platform_driver_regisiter（&s3c2440_i2c_driver）；

　　if（ret）

　　platform_driver_unregisiter （&s3c2440_i2c_driver）；

　　}

　　return ret;

　　}

　　static struct platform_driver s3c2440_i2c_driver={

　　.probe=s3c24xx_i2c_probe,

　　.remove=s3c24xx_i2c_remove,

　　.resume=s3c24xx_i2c_resume,

　　.driver={

　　.owner=THIS MODULE,

　　.name="s3c2440i2c",

　　},

　　} ;

　　完成了S3C2440的I2C总线适配器驱动注册后，就可以将具体设备驱动注册到该总线平台上，实现I2C总线数据通信。i2c_dev.c文件是内核源码提供的通用I2C总线设备驱动文件，针对每个I2C总线适配器生成一个主设备号为89的设备文件，设备驱动模块加载流程如图6所示。完成加载后，驱动提供i2cdev_read（）、i2cdev_write（）、i2cdev_ioctl（）函数来对应用户空间的read（）、write（）、ioctl（）函数，供用户使用。用户通过这些接口函数实现I2C总线数据的读写功能。

　　2.2 DSP数据接收中断程序设计

　　图7 I2C总线中断服务程序流程

　　通过配置F28015的I2C模块寄存器，设置I2C模块为从工作方式，同时利用I2C总线中断响应程序实现对总线上数据的接收和发送，进而完成数据通信。F28015产生了I2C总线中断后，就执行中断服务程序，图7为I2C总线中断服务程序流程。

　　中断服务程序通过查询状态寄存器（I2CSTR）标志位，得出中断类型码，然后调用相应的子程序，完成数据接收发送。代码如下：

　　interrupt void i2c_int1a_isr（void） {//I2CA的中断响应函数

　　Uint16 IntSource;// 读取中断码

　　IntSource=I2caRegs.I2CISRC.bit.INTCODE & 0x7;//I2CA中断源，读后3位

　　switch（IntSource）{//依中断源而确定相关接收和发送策略

　　case I2C_NO_ISRC://=0

　　case I2C_ARB_ISRC://=1

　　case I2C_NACK_ISRC: //=2

　　case I2C_ARDY_ISRC: //=3

　　case I2C_SCD_ISRC://=6

　　case I2C_AAS_ISRC://=7

　　break;

　　case I2C_RX_ISRC://=4,接收数据已准备好

　　DataReceive（）；//调用数据接收子函数接收数据

　　break;

　　case I2C_TX_ISRC://=5,发送数据已准备好

　　DataTransmit（）；//调用数据发送子函数接收数据

　　break;

　　default:

　　asm（"ESTOP0"）； //无效数据，则停止

　　}

　　PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP8;

　　}

　　F28015中的数据接收子程序和数据发送子程序是在I2C总线的中断服务程序中根据不同的状态码进行调用，它们是整个通信程序的核心部分。数据接收子程序和数据发送子程序的流程如图8所示。

　　图8 数据接收和发送子程序

　　3 测试结果

　　通过NFS文件系统将编译成模块的I2C的总线驱动和设备驱动加载到运行Linux操作系统的S3C2440平台上（先加载总线驱动），再将F28015的测试程序烧写到RAM中。运行F28015等待I2C总线上的数据，再执行Linux系统中的I2C总线测试程序。测试结果显示，芯片通过I2C总线接口完成了数据通信，具有良好的实时性和可靠性。

　　4 结论

　　该设计利用I2C总线实现了ARM9微控制器与DSP芯片间实时可靠的数据通信。ARM9微控制器结合Linux操作系统作为上层控制核心，DSP芯片实现下层控制算法，可充分发挥ARM9微控制器在数据采集和任务管理等方面的优势以及DSP芯片在算法实现和底层控制的长处。

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