I2C设备驱动介绍

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盈量而知芯，方行天下I2C（Inter－IntegratedCircuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备，是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。I2C总线支持任何IC生产过程(NMOSCMOS、双极性）。两线――串行数据（SDA）和串行时钟（SCL）线在连接到总线的器件间传递信息。每个器件都有一个唯一的地址识别（无论是微控制器——MCU、LCD驱动器、存储器或键盘接口），而且都可以作为一个发送器或接收器（由器件的功能决定）。很明显，LCD驱动器只是一个接收器，而存储器则既可以接收又可以发送数据。主机是初始化总线的数据传输并产生允许传输的时钟信号的器件；MCU一般作为主机，而其他与其连接的外设都被认为是从机。I2C总线

盈量而知芯，方行天下I2C总线

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盈量而知芯，方行天下I2C子系统

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盈量而知芯，方行天下为了方便i2c设备驱动的开发，避免因为I2C控制器的硬件差异而导致设备驱动的差异性，linux对I2C总线进行了封装。为I2C设备、控制器、及驱动提供了统一的注册平台，同时为数据传输提供了统一的接口。I2C总线作为一类抽象的总线模型，具体的通信由总线控制器i2c_adapter所提供的总线驱动算法i2c_algorithm来完成。与用户空间的交互由设备驱动完成，由i2c-dev结构维护。i2c_driver结构维护了一类设备的驱动方法，i2c_client结构维护i2c子系统中独立的i2c设备。另外，设备只完成与I2C-core的数据交互，不能与适配器直接通信，真正数据的传输由i2c-core调用相应的i2c控制器完成。

I2C子系统

盈量而知芯，方行天下Linux的I2C体系结构分为3个组成部分：

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I2C核心

I2C

核心提供了I2C总线驱动和设备驱动的注册、注销方法，I2C通信方法（即“algorithm”）上层的、与具体适配器无关的代码以及探测设备、检测设备地址的上层代码等。

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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，适配器可由CPU控制，甚至直接集成在CPU内部。I2C总线驱动主要包含了I2C适配器数据结构i2c_adapter、I2C适配器的algorithm数据结构i2c_algorithm和控制I2C适配器产生通信信号的函数。

经由I2C总线驱动的代码，我们可以控制I2C适配器以主控方式产生开始位、停止位、读写周期，以及以从设备方式被读写、产生ACK等。

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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，设备一般挂接在受CPU控制的I2C适配器上，通过I2C适配器与CPU交换数据。

I2C设备驱动主要包含了数据结构i2c_driver和i2c_client，我们需要根据具体设备实现其中的成员函数。

I2C子系统

盈量而知芯，方行天下I2C子系统

盈量而知芯，方行天下在Linux内核源代码中的drivers目录下包含一个i2c目录，而在i2c目录下又包含如下文件和文件夹：

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i2c-core.c:这个文件实现了I2C核心的功能以及/proc/bus/i2c*接口。

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i2c-dev.c:实现了I2C适配器设备文件的功能，每一个I2C适配器都被分配一个设备。通过适配器访问设备时的主设备号都为89，次设备号为0～255。应用程序通过

“i2c-%d”(i2c-0,i2c-1,...,i2c-10,...)文件名并使用文件操作接口open()、write()、read()、ioctl()和close()等来访问这个设备。i2c-dev.c并没有针对特定的设备而设计，只是提供了通用的read()、write()和ioctl()等接口，应用层可以借用这些接口访问挂接在适配器上的I2C设备的存储空间或寄存器并控制I2C设备的工作方式。

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chips文件夹

:这个目录中包含了一些特定的I2C设备驱动，如Dallas公司的DS1337实时钟芯片、EPSON公司的RTC8564实时钟芯片和I2C接口的EEPROM驱动等。

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busses文件夹:这个文件中包含了一些I2C总线的驱动，如S3C2410的I2C控制器驱动为i2c-s3c2410.c。

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algos文件夹:实现了一些I2C总线适配器的algorithm。此外，内核中的i2c.h这个头文件对i2c_driver、i2c_client、i2c_adapter和i2c_algorithm这4个数据结构进行了定义。理解这4个结构体的作用十分关键，分别给出了它们的定义。I2C子系统

盈量而知芯，方行天下structi2c_adapter{structmodule*owner;unsignedintid;

unsignedintclass;/*classestoallowprobingfor*/

conststructi2c_algorithm*algo;/*thealgorithmtoaccessthebus*/void*algo_data;/*datafieldsthatarevalidforalldevices*/structrt_mutexbus_lock;inttimeout;/*injiffies*/intretries;

structdevicedev;/*theadapterdevice*/intnr;charname[48];structcompletiondev_released;structlist_headuserspace_clients;};I2C子系统

盈量而知芯，方行天下structi2c_algorithm{/*Ifanadapteralgorithmcan'tdoI2C-levelaccess,setmaster_xfertoNULL.IfanadapteralgorithmcandoSMBusaccess,setsmbus_xfer.IfsettoNULL,theSMBusprotocolissimulatedusingcommonI2Cmessages*//*master_xfershouldreturnthenumberofmessagessuccessfullyprocessed,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*);};I2C子系统

盈量而知芯，方行天下structi2c_driver{unsignedintclass;int(*attach_adapter)(structi2c_adapter*);int(*detach_adapter)(structi2c_adapter*);/*Standarddrivermodelinterfaces*/

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

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

int(*suspend)(structi2c_client*,pm_message_tmesg);

int(*resume)(structi2c_client*);void(*alert)(structi2c_client*,unsignedintdata);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;};I2C子系统

盈量而知芯，方行天下structi2c_client{unsignedshortflags;/*div.,seebelow*/

unsignedshortaddr;/*chipaddress-NOTE:7bit*//*addressesarestoredinthe*//*_LOWER_7bits*/

charname[I2C_NAME_SIZE];

structi2c_adapter*adapter;/*theadapterwesiton*/

structi2c_driver*driver;/*andouraccessroutines*/structdevicedev;/*thedevicestructure*/intirq;/*irqissuedbydevice*/structlist_headdetected;};I2C设备驱动

盈量而知芯，方行天下I2C设备驱动I2C设备驱动

盈量而知芯，方行天下编写I2C设备驱动有两种方法。一种是利用系统给i2c-dev.c来实现一个i2c适配器的设备文件，然后通过在应用层操作i2c适配器来控制i2c设备。

另一种是为i2c设备，独立编写一个设备驱动。在这种情况下，是不需要使用i2c-dev.c的。通常我们为i2c设备在内核层编写驱动程序。目前内核支持两种编写i2c驱动程序的方式，分别称这两种方式为“Adapter方式（LEGACY）”和“Probe方式（newstyle）”。两者流程上基本相似，而前者属于旧式驱动开发方式，就不作讨论。这里关注现在流行使用的Probe方式。I2C设备驱动

盈量而知芯，方行天下●

构建i2c_driverstaticstructi2c_driverpca953x_driver={.driver={.name="pca953x",},.probe=pca953x_probe,//当有i2c_client和i2c_driver匹配时调用

.remove=pca953x_remove,//注销时调用

.id_table=pca953x_id,//匹配规则

};●注册i2c_driverstaticint__initpca953x_init(void){returni2c_add_driver(&pca953x_driver);}module_init(pca953x_init);I2C设备驱动

盈量而知芯，方行天下在注册i2c_driver的过程中，是将driver注册到了i2c_bus_type的总线上。此总线的匹配规则是：staticconststructi2c_device_id*i2c_match_id(conststructi2c_device_id*id,conststructi2c_client*client){while(id->name[0]){if(strcmp(client->name,id->name)==0)returnid;id++;}returnNULL;}可以看出是利用i2c_client的名称和id_table中的名称做匹配的。本驱动中的id_table为：staticconststructi2c_device_idpca953x_id[]={{"pca9534",0,},{}};I2C设备驱动

盈量而知芯，方行天下●

注册i2c_board_info

对于Probe模式，通常在平台代码中要完成i2c_board_info的注册。方法如下：staticstructi2c_board_info__initdatatest_i2c_devices[]={{I2C_BOARD_INFO("pca9534",0x27),//pca9534为芯片名称，0x27为芯片地址

.platform_data=&pca9534_data,};i2c_register_board_info(0,test_i2c_devices,ARRAY_SIZE(test_i2c_devices));//注册●

字符驱动注册在Probe方式下，添加字符驱动的位置在pca953x_probe中。staticint__devinitpca953x_probe(structi2c_client*client,conststructi2c_device_id*id){……