Linux內(nèi)核將 I2C 驅(qū)動(dòng)分為兩部分：

I2C 總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)， I2C總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)就是SOC的 I2C控制器驅(qū)動(dòng)，也叫做 I2C適配器驅(qū)動(dòng)。

I2C 設(shè)備驅(qū)動(dòng)， I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)就是針對(duì)具體的 I2C設(shè)備而編寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)。

I2C框架下的幾個(gè)重要成員

1. I2C總線(xiàn)

I2C總線(xiàn)結(jié)構(gòu)體在driversi2ci2c-core.c中定義如下：

structbus_typei2c_bus_type={
.name="i2c",
.match=i2c_device_match,
.probe=i2c_device_probe,
.remove=i2c_device_remove,
.shutdown=i2c_device_shutdown,
};

I2C總線(xiàn)對(duì)應(yīng)著/bus下的一條總線(xiàn)，這個(gè)i2c總線(xiàn)結(jié)構(gòu)體管理著i2c設(shè)備與I2C驅(qū)動(dòng)的匹配，刪除等操作，I2C總線(xiàn)會(huì)調(diào)用i2c_device_match函數(shù)看I2C設(shè)備和I2C驅(qū)動(dòng)是否匹配，如果匹配就調(diào)用i2c_device_probe函數(shù)，進(jìn)而調(diào)用I2C驅(qū)動(dòng)的probe函數(shù)。

形如：

i2c_device_match會(huì)管理I2C設(shè)備和I2C總線(xiàn)匹配規(guī)則，這將和如何編寫(xiě)I2C驅(qū)動(dòng)程序息息相關(guān)。

2. I2C驅(qū)動(dòng)

i2c_driver 類(lèi)似 platform_driver，是我們編寫(xiě) I2C 設(shè)備驅(qū)動(dòng)重點(diǎn)要處理的內(nèi)容， i2c_driver 結(jié)構(gòu)體定義在 include/linux/i2c.h 文件中，內(nèi)容如下：

structi2c_driver{
unsignedintclass;

/*Notifiesthedriverthatanewbushasappeared.Youshouldavoid
*usingthis,itwillberemovedinanearfuture.
*/
int(*attach_adapter)(structi2c_adapter*)__deprecated;

/*Standarddrivermodelinterfaces*/
int(*probe)(structi2c_client*,conststructi2c_device_id*);
int(*remove)(structi2c_client*);


/*drivermodelinterfacesthatdon'trelatetoenumeration*/
void(*shutdown)(structi2c_client*);

/*Alertcallback,forexamplefortheSMBusalertprotocol.
*Theformatandmeaningofthedatavaluedependsontheprotocol.
*FortheSMBusalertprotocol,thereisasinglebitofdatapassed
*asthealertresponse'slowbit("eventflag").
*/
void(*alert)(structi2c_client*,unsignedintdata);

/*aioctllikecommandthatcanbeusedtoperformspecificfunctions
*withthedevice.
*/
int(*command)(structi2c_client*client,unsignedintcmd,void*arg);

structdevice_driverdriver;
conststructi2c_device_id*id_table;

/*Devicedetectioncallbackforautomaticdevicecreation*/
int(*detect)(structi2c_client*,structi2c_board_info*);
constunsignedshort*address_list;
structlist_headclients;
};

重點(diǎn)成員如下：

int(*probe)(structi2c_client*,conststructi2c_device_id*)

當(dāng) I2C設(shè)備和驅(qū)動(dòng)匹配成功以后 probe函數(shù)就會(huì)執(zhí)行。

structdevice_driverdriverdevice_driver

驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)體，如果使用設(shè)備樹(shù)的話(huà)，需要設(shè)置device_driver的of_match_table成員變量，也就是驅(qū)動(dòng)的兼容(compatible)屬性。

conststructi2c_device_id*id_table

id_table 是傳統(tǒng)的、未使用設(shè)備樹(shù)的設(shè)備匹配 ID表

3. I2C設(shè)備

I2C設(shè)備結(jié)構(gòu)體i2c_client 結(jié)構(gòu)體定義在 include/linux/i2c.h 文件中，內(nèi)容如下：

structi2c_client{
unsignedshortflags;/*div.,seebelow*/
unsignedshortaddr;/*chipaddress-NOTE:7bit*/
/*addressesarestoredinthe_LOWER_7bits*/
charname[I2C_NAME_SIZE];
structi2c_adapter*adapter;/*theadapterwesiton*/
structdevicedev;/*thedevicestructure*/
intirq;/*irqissuedbydevice*/
structlist_headdetected;
#ifIS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)
i2c_slave_cb_tslave_cb;/*callbackforslavemode*/
#endif
};

重點(diǎn)成員如下：

flags：標(biāo)志

addr：芯片地址，7 位，存在低 7 位

flagsname[I2C_NAME_SIZE]：名字

adapter：對(duì)應(yīng)的 I2C 適配器

dev：設(shè)備結(jié)構(gòu)體

irq：中斷

一個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè) i2c_client，每檢測(cè)到一個(gè) I2C 設(shè)備就會(huì)給這個(gè) I2C 設(shè)備分配一個(gè)i2c_client。

4. I2C適配器

經(jīng)過(guò)上面的介紹，知道有I2C驅(qū)動(dòng)和I2C設(shè)備，我們需要通過(guò)I2C驅(qū)動(dòng)去和I2C設(shè)備通訊，這其中就需要一個(gè)I2C設(shè)配器，I2C設(shè)配器對(duì)應(yīng)的就是SOC上的I2C控制器。

Linux 內(nèi)核將 SOC 的 I2C 適配器(控制器)抽象成 i2c_adapter， i2c_adapter 結(jié)構(gòu)體定義在 include/linux/i2c.h 文件中，結(jié)構(gòu)體內(nèi)容如下：

/*
*i2c_adapteristhestructureusedtoidentifyaphysicali2cbusalong
*withtheaccessalgorithmsnecessarytoaccessit.
*/
structi2c_adapter{
structmodule*owner;
unsignedintclass;/*classestoallowprobingfor*/
conststructi2c_algorithm*algo;/*thealgorithmtoaccessthebus*//*總線(xiàn)訪問(wèn)算法*/
void*algo_data;

/*datafieldsthatarevalidforalldevices*/
structrt_mutexbus_lock;

inttimeout;/*injiffies*/
intretries;
structdevicedev;/*theadapterdevice*/

intnr;
charname[48];
structcompletiondev_released;

structmutexuserspace_clients_lock;
structlist_headuserspace_clients;

structi2c_bus_recovery_info*bus_recovery_info;
conststructi2c_adapter_quirks*quirks;
};

重點(diǎn)成員如下：

conststructi2c_algorithm*algo

I2C 適配器與 IIC 設(shè)備進(jìn)行通信的方法。

i2c_algorithm 結(jié)構(gòu)體定義在 include/linux/i2c.h 文件中，內(nèi)容如下：

structi2c_algorithm{
/*Ifanadapteralgorithmcan'tdoI2C-levelaccess,setmaster_xfer
toNULL.IfanadapteralgorithmcandoSMBusaccess,set
smbus_xfer.IfsettoNULL,theSMBusprotocolissimulated
usingcommonI2Cmessages*/
/*master_xfershouldreturnthenumberofmessagessuccessfully
processed,oranegativevalueonerror*/
int(*master_xfer)(structi2c_adapter*adap,structi2c_msg*msgs,
intnum);
int(*smbus_xfer)(structi2c_adapter*adap,u16addr,
unsignedshortflags,charread_write,
u8command,intsize,unioni2c_smbus_data*data);

/*Todeterminewhattheadaptersupports*/
u32(*functionality)(structi2c_adapter*);

#ifIS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)
int(*reg_slave)(structi2c_client*client);
int(*unreg_slave)(structi2c_client*client);
#endif
};

重點(diǎn)成員如下：

master_xfer：I2C 適配器的傳輸函數(shù)，可以通過(guò)此函數(shù)來(lái)完成與 IIC 設(shè)備之間的通信。

smbus_xfer：SMBUS 總線(xiàn)的傳輸函數(shù)

I2C 適配器驅(qū)動(dòng)的主要工作就是初始化 i2c_adapter 結(jié)構(gòu)體變量，然后設(shè)置 i2c_algorithm中的master_xfer函數(shù)。完成以后通過(guò) i2c_add_numbered_adapter或 i2c_add_adapter這兩個(gè)函數(shù)向系統(tǒng)注冊(cè)設(shè)置好的 i2c_adapter。

這兩個(gè)函數(shù)的區(qū)別在于 i2c_add_adapter 使用動(dòng)態(tài)的總線(xiàn)號(hào)，而 i2c_add_numbered_adapter使用靜態(tài)總線(xiàn)號(hào)。

5. 小結(jié)

I2C驅(qū)動(dòng)有4個(gè)重要的東西：I2C總線(xiàn)、I2C驅(qū)動(dòng)、I2C設(shè)備、I2C設(shè)備器。

I2C總線(xiàn)：維護(hù)著兩個(gè)鏈表(I2C驅(qū)動(dòng)、I2C設(shè)備)，管理I2C設(shè)備和I2C驅(qū)動(dòng)的匹配和刪除等。

I2C驅(qū)動(dòng)：對(duì)應(yīng)的就是I2C設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。

I2C設(shè)備：是具體硬件設(shè)備的一個(gè)抽象。

I2C適配器：用于I2C驅(qū)動(dòng)和I2C設(shè)備間的通用，是SOC上I2C控制器的一個(gè)抽象。

Linux I2C總線(xiàn)的運(yùn)行機(jī)制：

注冊(cè)I2C驅(qū)動(dòng)

將I2C驅(qū)動(dòng)添加到I2C總線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)鏈表中

遍歷I2C總線(xiàn)上的設(shè)備鏈表，根據(jù)i2c_device_match函數(shù)進(jìn)行匹配，如果匹配調(diào)用i2c_device_probe函數(shù)

i2c_device_probe函數(shù)會(huì)調(diào)用I2C驅(qū)動(dòng)的probe函數(shù)

I2C驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單編寫(xiě)流程

一般 SOC 的 I2C總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)都是由半導(dǎo)體廠商編寫(xiě)的，這個(gè)不需要用戶(hù)去編寫(xiě)。因此 I2C 總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)對(duì)于 SOC使用者來(lái)說(shuō)是被屏蔽掉的，我們只要專(zhuān)注于 I2C 設(shè)備驅(qū)動(dòng)即可。除非你是在半導(dǎo)體公司上班，工作內(nèi)容就是寫(xiě) I2C 適配器驅(qū)動(dòng)。

i2c_driver類(lèi)似platform_driver，是我們編寫(xiě)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)重點(diǎn)要處理的內(nèi)容，i2c_driver在上面已經(jīng)介紹了其結(jié)構(gòu)體的具體內(nèi)容。

對(duì)于我們 I2C 設(shè)備驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)人來(lái)說(shuō)，重點(diǎn)工作就是構(gòu)建i2c_driver，構(gòu)建完成以后需要向Linux內(nèi)核注冊(cè)這個(gè)i2c_driver。

那么如何注冊(cè)呢？

使用下面的這個(gè)函數(shù):

inti2c_register_driver(structmodule*owner,structi2c_driver*driver)

owner：一般為 THIS_MODULE。

driver：要注冊(cè)的 i2c_driver。

返回值：0，成功；負(fù)值，失敗。

另外 i2c_add_driver 也常常用于注冊(cè) i2c_driver， i2c_add_driver 是一個(gè)宏，定義如下：

#definei2c_add_driver(driver)
i2c_register_driver(THIS_MODULE,driver)

i2c_add_driver 就是對(duì) i2c_register_driver 做了一個(gè)簡(jiǎn)單的封裝，只有一個(gè)參數(shù)，就是要注冊(cè)的 i2c_driver。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)的時(shí)候需要將前面注冊(cè)的 i2c_driver 從 Linux 內(nèi)核中注銷(xiāo)掉，需要用到i2c_del_driver 函數(shù)，此函數(shù)原型如下：

voidi2c_del_driver(structi2c_driver*driver);

driver：要注銷(xiāo)的 i2c_driver。

返回值：無(wú)。

例程框架：

/*i2c驅(qū)動(dòng)的probe函數(shù)*/
staticintxxx_probe(structi2c_client*client,
{
/*函數(shù)具體程序*/
return0;
}

/*i2c驅(qū)動(dòng)的remove函數(shù)*/
staticintxxx_remove(structi2c_client*client)
{
/*函數(shù)具體程序*/
return0;
}

/*傳統(tǒng)匹配方式ID列表*/
staticconststructi2c_device_idxxx_id[]={
{"xxx",0},
{}
};

/*設(shè)備樹(shù)匹配列表*/
staticconststructof_device_idxxx_of_match[]={
{.compatible="xxx"},
{/*Sentinel*/}
};

/*i2c驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)體*/
staticstructi2c_driverxxx_driver={
.probe=xxx_probe,
.remove=xxx_remove,
.driver={
.owner=THIS_MODULE,
.name="xxx",
.of_match_table=xxx_of_match,
},
.id_table=xxx_id,
};

/*驅(qū)動(dòng)入口函數(shù)*/
staticint__initxxx_init(void)
{
intret=0;
ret=i2c_add_driver(&xxx_driver);
returnret;
}

/*驅(qū)動(dòng)出口函數(shù)*/
staticvoid__exitxxx_exit(void)
{
i2c_del_driver(&xxx_driver);
}

module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);

當(dāng)I2C設(shè)備和I2C驅(qū)動(dòng)匹配成功以后probe函數(shù)就會(huì)執(zhí)行，這些和platform驅(qū)動(dòng)一樣，probe函數(shù)里面基本就是標(biāo)準(zhǔn)的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)那一套了。

審核編輯：湯梓紅