基于WINCE5.0的IIC总线驱动程序设计

陈绍贵，王新华，郭淑琴

(1.浙江工业大学信息学院，浙江杭州310023;2.浙江科技学院信息学院，浙江杭州310023)

0 引言

随着信息技术的发展，以嵌入式智能设备为核心的后PC时代已经来临，嵌入式技术和产品得到了很大的发展，美国微软公司也发布了一系列嵌入式操作系统，并且取得了巨大的成功。WinCE是微软公司设计的一个开放的、可裁剪的、32位的实时窗口操作系统，具有可靠性好、实时性高、内核体积小等特点;拥有良好的通信能力、出色的图形界面、灵活的电源管理，并内置多媒体功能、支持多种CPU，所以被广泛应用于移动应用产品、消费类电子产品和嵌入式智能设备的开发［1］。为了使操作系统与硬件很好的连接在一起，编写硬件的驱动程序就显得至关重要了。

1 IIC总线协议

IIC串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。所有接到IIC总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。IIC总线是遵从串行传输协议的。当总线开始工作的时候，即各位串行(一位接一位)发送，由时钟(clock)线指示读数据(data)线的时刻。IIC总线数据由8位构成，传输数据前首先传输一个地址，地址由8位组成，前7位为设备地址，第8位为传输方向。S3C2440A的IIC总线接口有4种工作模式:主机发送模式、主机接收模式、从机发送模式、从机接收模式。在一般嵌入式系统中，IIC总线一般外接一片EEPROM。EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)有8针和14针两种封装，我们的系统采用的是8针封装的芯片。芯片上SCL和SDA两个引脚直接连到CPU上引脚;为了可以控制EEPROM的读写，把WP引脚连接到VD9/GPD1引脚上，当CPU把这个引脚置高电平或低电平时，就可以控制EEPROM是可读可写还是可读不可写。A2、A1和A0是设备地址，没有连接外设或者兼容设备时，应该全部置低电平，这样可以读出EEPROM的地址。为了保护芯片，SCL、SDA和WP信号线都接4.7K的上拉电阻。芯片采用的是AT24C64N-10SI-2.7。IIC硬件连接如图1所示。

图1 IIC总线硬件电路

处理对IIC总线操作通过操作IIC总线寄存器完成，S3C2440A总线寄存器如下:(1)多主机IIC总线控制IICCON寄存器(物理地址0X54000000);(2)多主机IIC总线控制状态IICSTAT寄存器(物理地址0X54000004);(3)多主机IIC总线地址IICADD寄存器(物理地址0X54000008);(4)多主机IIC总线发送接收数据移位IICDS寄存器(物理地址0X5400000C);(5)多主机IIC总线线控制IICLC寄存器(物理地址0X54000010)。

2 WINCE5.0的IIC总线驱动结构

基于WinCE5.0的IIC总线驱动程序是分层驱动。Device.exe(设备管理器)调用LoadLibrary函数而引用动态链接库入口函数DllEntry把i2c.dll(IIC总线驱动的动态链接库的名称)加载到内存当中或者通过Freelibrary引用DllEntry释放资源，然后调用I2C_Init初始化设备或者调用I2C_Deinit卸载这个设备，这些函数都位于IIC总线驱动程序的MDD，MDD层中的函数通过调用PDD层中的函数操作底层硬件。分层驱动是将驱动程序代码分为模型设备驱动(Model Device Driver，MDD)和称为平台相关驱动(Platform Dependent Driver，PDD)的下层。MDD层是微软公司提供的给定类型所有驱动程序公用的代码，在驱动程序修改或者编写的时候，一般不建议修改MDD层代码，以免系统无法使用提供的驱动程序;PDD层是由特定于给定硬件设备或平台的代码组成的，MDD层调用PDD层函数来访问硬件或者特定硬件信息［2、3］。Device.exe通过流驱动接口函数管理IIC总线设备，IIC总线的流驱动借口函数位于程序的MDD层，这个文件在移植过程中是不需要修改的。主要工作是编写或者修改(根据设备或者芯片不同)IIC总线的PPD层。

3 WinCE5.0的IIC总线驱动实现

IIC总线驱动程序代码构成，本文采用飞凌公司OK2440－III提供的SMDK2440A的BSP包。IIC总线的驱动程序位于%_W INCEROOT%PLATFORMSMDK2440ASrcDR IVERSIIC。里面包含了多个文件，其中drv.c和i2c.c是IIC总线的驱动程序代码，drv.h是所需的头文件。其中drv.c是IIC总线驱动的MDD层，而i2c.c是它的PDD层。利用PlatBuilder5.0移植驱动程序。

IIC总线驱动程序实现分析，因为PDD层需要与硬件打交道，而IIC的硬件操作主要是通过操作CPU的寄存器，在S3C2440A_IIC_BUS结构体中定义了它所有的寄存器，S3C2440A所有寄存器地址在s2440addr.h中。由于需要与I/O口打交道，我们要对I/O口进行配置，在s3c2440a_ioport.h中定义一个包含所有GPIO口寄存器的S3C2440A_IOPORT_REG结构体。IIC的操作需要用到时钟PCLK，在S3C2440A_CLKPWR_REG结构体中定义了所有的S3C2440A使用到的时钟，包括FCLK、HCLK和PCLK等。在drv.h文件中定义了一个_I2C_CONTEXT结构体，对于IIC所有操作都指向这个结构体，包括对IIC总线的初始化、中断、IIC总线的状态等。I2C_STATE枚举结构中枚举了IIC的所有状态，有闲置、读、写等。

IIC TX/RX是通过中断的方式完成的。在i2c.def列举了所有的IIC总线需要实现的流接口函数，在PPD层中有几个一定需要实现的流接口函数。在Device.exe完成加载IIC总线驱动后，第一个调用的函数是I2C_Init，而这个MDD层函数这是通过调用PDD层的HW_Init函数完成，这个函数主要做以下几方面的工作:初始化IIC主要的数据结构体变量的结构成员，主要是为控制流服务的;初始化IIC总线接口的寄存器，为后面IIC TX/RX做准备，这个是通过调用InitRegs函数完成的;创建I/O事件、创建IST事件、为IIC物理中断申请相应的逻辑中断号、把IIC的逻辑中断和创建的IST事件绑定在一起、创建IIC线程，这个线程用于控制IIC操作的控制流。HW_Deinit主要在完成中断后关中断。SyncIst主要是同步IIC中断服务线程I2C_IST。参考AT24C64N-10SI-2.7的数据手册，可以编写HW_Read和HW_Write两个函数，

可以发现在数据手册中，对于IIC的读写都是先读写设备地址，再读写数据的。I2C_IST就是响应中断函数，其中用switch语句选择响应怎么样的操作。其整个驱动程序流程图如图2所示:

IIC总线驱动的配置文件，在WINCE5.0中，所有的驱动，无论单层驱动还是流驱动，都是以动态链接库(.dll)的形式存在的，当系统启动时，这些驱动就动态的加载到系统当中。配置文件用来指导如何编译驱动(MakeFile文件)，还用来确定驱动程序最后生成的动态链接库的文件名、存放目录等(source、platform.bib、platform.reg)，并把这些重要信息放在注册表文件中提供给操作系统，以便操作系统对驱动程序进行管理。Platform.bib文件中对IIC描述如下:

图2 IIC总线驱动程序流程图

IF BSP_NOI2C!

i2c.dll$(_FLATRELEASEDIR)i2c.dllNKSH

ENDIF BSP_NOI2C!

由此可知，i2c.dll将被加载到NK(内核)的存储区域，且i2c.dll具有系统和隐藏属性，NK区域在config.bib中定义为NK80400000。

platform.reg是WINCE5.0的注册表文件，系统根据注册表对驱动程序的描述动态的加载驱动，它对IIC驱动程序的描述如下:

"Prefix"="I2C"//驱动函数的前缀键值

"Dll"="I2C.DLL"//动态链接库的名称

"Order"=dword:8//驱动的加载顺序，这表明IIC驱动不会过早被加载

"Index"=dword:0//驱动索引

"Mode"=dword:1//Mode:0=POLLING，1=INTERRUPT

"SlaveAddress"=dword:0//Bus Driver＇s Slave Address

"FriendlyName"="I2C Bus Driver"

"IClass"="{A32942B7－920C－486b－B0E6－92A702A99B35}"//电源管理

Source文件包含一些宏定义，编译软件(platformbuider5.0)利用这些宏定义作为选项来决定如何编译和链接源文件，IIC总线的source问价描述如下:

RELEASETYPE=PLATFORM//编译系统

TARGETNAME=i2c//驱动名称

TARGETTYPE=DYNLINK//生成动态链接库

DLLENTRY=DllEntry//驱动入口函数

IIC总线驱动移植，成功的移植IIC总线驱动必须认真研读EEPROM的手册，对于不同的芯片，读地址、读操作、写操作的时序必须分析清楚。AT24C02和AT24C64的读写操作时序是不一样，在读写完成等待时间(延迟)也是不一样的，延迟对于硬件移植来说是非常重要的一环。

IIC总线驱动移植结果，IIC总线驱动移植调试用一款基于WINC5.0的调试软件，调试结果如图3所示:

图3 IIC驱动调试结果

4 结束语

本文简单介绍了基于WINCE5.0的驱动程序的分层驱动，在此基础上讲解了IIC总线的驱动程序，对于移植WINCE下的IIC总线驱动有一定的作用。

［1］周毓林.Windows CE net内核定植及应用开发［M］.北京:电子工业出版社，2005:25－23.

［2］顾峥浩，王自强，聂文华.WinCE流驱动程序设计概述［J］.微处理机，2007，(3):81－83.

［3］张冬泉，谭南林，苏树强.Windows CE实用开发技术［M］.北京:电子工业出版社，2008:272－273.

［4］张毅，王海涛.基于S3C2410的WinCE5.0下触摸屏驱动的实现［J］.重庆邮电大学学报，2008，20(6):742－744.

［5］杨泽辉，徐燕玲，刘碧君，等.基于嵌入式WinCE的GPIO驱动开发［J］.太原科技大学学报，2010，31(6):446－447.

［6］阳开新.铁氧体材料及应用［J］.磁性材料及器件，1996，27(3):19－23.