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.c

5、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algorithm

6、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, union

i2c_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_adapter

struct i2c_driver *driver;//依附的i2c_driver

struct 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