Embedded Linux Kernel: I2C 드라이버 작성 및 사용법

Embedded Linux Kernel: I2C 드라이버 작성 및 사용법

안녕하세요, 오늘은 Rockchip RK3399을 기준으로 Linux Kernel에서 I2C 인터페이스를 사용하는 방법과 I2C 드라이버를 작성하는 방법에 대해 알아보겠습니다. I2C는 많은 임베디드 시스템에서 사용되는 직렬 통신 프로토콜로, 다양한 센서 및 주변 장치와의 통신에 유용합니다. 이번 포스팅에서는 I2C의 기본 개념부터 드라이버 작성 및 예제 구현까지 설명하겠습니다.

1. I2C 기본 개념

I2C(Inter-Integrated Circuit)는 두 개의 신호 선(SCL, SDA)을 통해 마스터-슬레이브 방식으로 통신하는 프로토콜입니다.

주요 특징

• SCL: 클록 신호
• SDA: 데이터 신호
• 다중 슬레이브 장치를 하나의 I2C 버스에서 제어 가능
• 슬레이브 장치는 고유한 7비트 또는 10비트 주소를 가짐

I2C는 간단하면서도 효율적이기 때문에 센서, EEPROM, RTC, 디스플레이와 같은 장치에서 많이 사용됩니다.

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2. I2C 드라이버 작성 개요

Linux 커널에서 I2C 드라이버는 크게 다음과 같은 단계로 작성됩니다:

1. I2C 어댑터 등록: I2C 컨트롤러의 하드웨어를 제어.
2. I2C 클라이언트 등록: 특정 슬레이브 장치와 통신.
3. I2C 메시지 전송: 데이터를 읽거나 씀.

주요 커널 구성 요소

• i2c_adapter: I2C 버스를 나타냄.
• i2c_client: I2C 버스에 연결된 장치를 나타냄.
• i2c_algorithm: 데이터 전송을 위한 함수 집합.

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3. Rockchip RK3399에서의 I2C 설정

RK3399 플랫폼에서 I2C 컨트롤러를 사용하려면 Device Tree 설정이 필요합니다. 아래는 예제 Device Tree 설정입니다:

&i2c1 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <400000>;
    touch_device: touch@38 {
        compatible = "mycompany,my-touch";
        reg = <0x38>;
        interrupt-parent = <&gpio1>;
        interrupts = <12 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>;
    };
};

위 설정은 I2C1 버스에서 주소가 0x38인 터치 장치를 활성화하고 GPIO1의 12번 핀을 인터럽트로 사용합니다.

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4. I2C Touch Input Device 드라이버 작성 예제

다음은 I2C 기반 터치 입력 장치 드라이버의 수정된 예제입니다. 이 드라이버는 GPIO 인터럽트를 통해 터치 이벤트를 처리합니다.

헤더 파일 포함

#include <linux/module.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/interrupt.h>

드라이버 데이터 구조체

struct touch_device {
    struct i2c_client *client;
    struct input_dev *input;
    int irq;
};

인터럽트 핸들러

static irqreturn_t touch_irq_handler(int irq, void *dev_id) {
    struct touch_device *touch = dev_id;
    u8 data[4];
    int ret;

    /* 터치 컨트롤러에서 데이터 읽기 */
    ret = i2c_smbus_read_i2c_block_data(touch->client, 0x00, 4, data);
    if (ret < 0) {
        dev_err(&touch->client->dev, "Failed to read touch data\n");
        return IRQ_HANDLED;
    }

    /* 입력 이벤트 전송 */
    input_report_abs(touch->input, ABS_X, data[0] | (data[1] << 8));
    input_report_abs(touch->input, ABS_Y, data[2] | (data[3] << 8));
    input_sync(touch->input);

    return IRQ_HANDLED;
}

프로브 함수

static int touch_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) {
    struct touch_device *touch;
    int ret;

    touch = devm_kzalloc(&client->dev, sizeof(struct touch_device), GFP_KERNEL);
    if (!touch) {
        dev_err(&client->dev, "Failed to allocate memory\n");
        return -ENOMEM;
    }

    touch->client = client;

    /* 입력 장치 할당 */
    touch->input = devm_input_allocate_device(&client->dev);
    if (!touch->input) {
        dev_err(&client->dev, "Failed to allocate input device\n");
        return -ENOMEM;
    }

    touch->input->name = "I2C Touch Device";
    touch->input->id.bustype = BUS_I2C;
    input_set_capability(touch->input, EV_ABS, ABS_X);
    input_set_capability(touch->input, EV_ABS, ABS_Y);
    input_set_abs_params(touch->input, ABS_X, 0, 800, 0, 0);
    input_set_abs_params(touch->input, ABS_Y, 0, 480, 0, 0);

    ret = input_register_device(touch->input);
    if (ret) {
        dev_err(&client->dev, "Failed to register input device\n");
        return ret;
    }

    /* GPIO 인터럽트 설정 */
    touch->irq = client->irq;
    ret = devm_request_threaded_irq(&client->dev, touch->irq, NULL,
                                     touch_irq_handler, IRQF_ONESHOT,
                                     "touch_irq", touch);
    if (ret) {
        dev_err(&client->dev, "Failed to request IRQ\n");
        return ret;
    }

    i2c_set_clientdata(client, touch);
    dev_info(&client->dev, "Touch Input Device Initialized\n");
    return 0;
}

static int touch_remove(struct i2c_client *client) {
    dev_info(&client->dev, "Touch Input Device Removed\n");
    return 0;
}

장치 ID 테이블 및 OF 매치 테이블

static const struct i2c_device_id touch_id[] = {
    { "my-touch", 0 },
    {}
};
MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, touch_id);

static const struct of_device_id touch_of_match[] = {
    { .compatible = "mycompany,my-touch" },
    {}
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, touch_of_match);

I2C 드라이버 구조체 등록

static struct i2c_driver touch_driver = {
    .driver = {
        .name = "my-touch",
        .of_match_table = touch_of_match,
    },
    .probe = touch_probe,
    .remove = touch_remove,
    .id_table = touch_id,
};

module_i2c_driver(touch_driver);

모듈 정보

MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("I2C Touch Input Device Driver with Interrupt");
MODULE_LICENSE("GPL");

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5. 드라이버 빌드 및 로드

Makefile

obj-m := touch_driver.o

빌드

make -C /lib/modules/$(uname -r)/build M=$(pwd) modules

드라이버 로드

sudo insmod touch_driver.ko

dmesg 확인

dmesg | grep "Touch Input Device"

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6. 결론

이 포스팅에서는 RK3399 플랫폼에서 I2C 기반 터치 입력 장치 드라이버를 작성하고 GPIO 인터럽트를 통해 터치 데이터를 처리하는 방법을 소개했습니다. 인터럽트를 활용하면 이벤트 기반으로 효율적인 데이터 처리가 가능합니다. 실제 환경에서 이 코드를 테스트하며 더 많은 경험을 쌓아보시길 바랍니다.