Linux下I2C驱动介绍

1、I2C概述I2C是philips公司提供的外设总线，I2C有两条数据线，一条是串行数据线SDA、一条是时钟线SCL，使用SDA和SCL实现了数据的交换，便于布线。

I2C总线方便用在EEPROM、实时钟、小型LCD等与CPU外部的接口上。

2、Linux下的驱动思路Linux系统下编写I2c驱动主要有两种方法：一种是把I2C当做普通字符设备来使用；另一种利用Linux下驱动的体系结构来实现。

第一种方法：优点：思路比较直接，不用花费大量时间去了解Linux系统下I2C体系结构缺点：不仅对I2C设备操作要了解，还有了解I2C的适配器操作不仅对I2C设备器和设备操作需要了解，编写的驱动移植性差，内核提供的I2C设备器都没有用上。

第二种方法：第一种的优点就是第二种的缺点，第一种的缺点就是第二种的优点。

3、I2C框架概述Linux的I2C体系结构分为3部分：1）I2C核心I2C核心提供了I2C总线驱动和设备驱动的注册和注销的方法，I2C 通信方法（algorithm）上层，与具体适配器无关的代码，检测设备上层的代码等。

2）I2C总线驱动I2C总线驱动是对I2C硬件体系结构中适配器端的实现，适配器可以直接受CPU来控制。

3）I2C设备驱动I2C设备驱动是对I2C硬件体系结构中设备端的实现，设备端挂在受CPU控制的适配器上，通过I2C适配器与CPU交换数据。

Linux下的I2C体系结构：1）Linux下的I2C体系结构4、I2C设备驱动编写方法首先让我们明白适配器驱动的作用是让我们能够通过它发出标准的I2C时序，在linux内核源代码中driver/I2C/buss包含一些适配器的驱动，例如s3c2410的驱动I2C-s3c2410.c,适配器被加载到内核中，接下的任务就是实现设备驱动的编写。

编写设备驱动的方法主要分为两种方法：第一种：利用设备提供的I2C-dev.c来实现I2C适配器设备文件，然后通过上层应用程序来操作I2C设备器来控制I2C设备。

第二种：为I2C设备独立编写一个设备驱动注意：第二种方法不能用设备提供的I2C-dev.c5、I2C系统下的文件架构在linux下driver下面有个I2C目录，在I2C目录下包含以下文件和文件夹1)I2C-core.c 这个文件实现I2C核心功能以及/proc/bus/I2C*接口2)I2C-dev.c 实现I2C适配器设备文件的功能，每个I2C适配器被分配一个设备，通过适配器访问设备的时候，主设备号是89，此设备号是0-255. I2C-dev.c并没有针对特定设备而设计，只提供了read() write()和ioctl()等接口，应用层可以通过这些接口访问挂在适配器上的I2C设备存储空间和寄存器，并控制I2C设备的工作方式。

3)Chips 这个文件下面包含特定的I2C设备驱动。

4)Busses 这个文件包含一些I2C总线驱动。

5)Algos文件夹下实现了I2C总线适配器的algorithm6、重要结构体1）在内核中的I2C.h这个头文件中对I2C_driver；I2C_client；I2C_adapter和I2C_algorithm 这个四个结构体进行了定义。

理解这4个结构体的作用十分关键。

i2c_adapter结构体struct i2c_adapter {struct module *owner; //所属模块unsigned int id; //algorithm的类型，定义于i2c-id.h,unsigned int class;const struct i2c_algorithm *algo; //总线通信方法结构体指针void *algo_data;//algorithm数据struct rt_mutex bus_lock; //控制并发访问的自旋锁int timeout;int retries; //重试次数struct device dev; //适配器设备int nr;char name[48]; //适配器名称struct completion dev_released; //用于同步struct list_head userspace_clients; //client链表头};I2c_algorithm结构体struct i2c_algorithm {int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num);//I2C传输函数指针int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr,unsigned short flags, char read_write,u8 command, int size, unioni2c_smbus_data *data);//smbus传输函数指针u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);//返回适配器支持的功能};SMbus大部分基于I2C总线规范，SMbus不需要增加额外引脚。

与I2C总线相比,SMbus 增加了一些新的功能特性，在访问时序也有一定的差异。

i2c_driver结构体struct i2c_driver {unsigned int class;int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *);//依附i2c_adapter函数指针int (*detach_adapter)(struct i2c_adapter *);//脱离i2c_adapter函数指针int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *);int (*remove)(struct i2c_client *);void (*shutdown)(struct i2c_client *);int (*suspend)(struct i2c_client *, pm_message_t mesg);int (*resume)(struct i2c_client *);void (*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data);int (*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void*arg);//命令列表struct device_driver driver;const struct i2c_device_id *id_table;//该驱动所支持的设备ID表int (*detect)(struct i2c_client *, struct i2c_board_info *);const unsigned short *address_list;struct list_head clients;};i2c_client结构体struct i2c_client {unsigned short flags；//标志unsigned short addr; //低7位为芯片地址char name[I2C_NAME_SIZE];//设备名称struct i2c_adapter *adapter;//依附的i2c_adapterstruct i2c_driver *driver;//依附的i2c_driverstruct device dev;//设备结构体int irq;//设备所使用的结构体struct list_head detected;//链表头};2）各结构体的作用和他们之间的关系i.I2C_adapter对应于物理上的一个适配器，而i2c_algorithm对应一套通信方法。

一个i2c适配器需要i2c_algorithm中提供的通信函数来控制适配器上产生特定的访问周期。

缺少i2c_algorithm的i2c_adapter什么也做不了，因此i2c_adapter中包含其使用的i2c_algorithm的指针。

i2c_algorithm中的关键函数master_xfer()用于产生I2C访问周期需要的信号，以i2c_msg(即I2C消息)为单位。

i2c_msg也很重要，代码清单如下：struct i2c_msg {__u16 addr;//设备地址__u16 flags;//标志__u16 len;//消息长度__u8 *buf;//消息数据};ii.i2c_driver与i2c_client i2c_driver对应一套驱动方法，其主要成员函数是probe(),remove(),suspend(),resume()等，另外id_table是该驱动所支持的I2C设备的ID表。

i2c_client对应于真实的物理设备，每个I2C设备都需要一个i2c_client来描述。

i2c_driver与i2c_client的关系是一对多，一个i2c_driver上可以支持多个同等类型的i2c_client。

i2c_client信息通常在BSP的板文件中通过i2c_board_info填充。

一般在arch/arm目录下的板文件中。

在I2C总线驱动i2c_bus_type的match()函数i2c_device_match()中，会调用i2c_match_id()函数匹配板文件中的ID和i2c_driver所支持的ID表。

iii.i2c_adpater与i2c_client i2c_adpater与i2c_client的关系与I2C硬件体系中适配器和设备的关系一致，即i2c_client依附与i2c_adpater.由于一个适配器上可以连接多个I2C设备，所以就一个i2c_adpter也可以被多个i2c_client依附，i2c_adpter中包括依附与它的i2c_client的链表。

3) 编写驱动需要完成的工作编写具体的I2C驱动时，工程师需要处理的主要工作如下：i.提供I2C适配器的硬件驱动，探测，初始化I2C适配器(如申请I2C的I/O地址和中断号)，驱动CPU控制的I2C适配器从硬件上产生。

ii.提供I2C控制的algorithm, 用具体适配器的xxx_xfer()函数填充i2c_algorithm的master_xfer指针，并把i2c_algorithm指针赋给i2c_adapter的algo指针。

iii.实现I2C设备驱动中的i2c_driver接口，用具体yyy的yyy_probe()，yyy_remove()，yyy_suspend(),yyy_resume()函数指针和i2c_device_id设备ID表赋给i2c_driver的probe,remove,suspend,resume和id_table指针。