Linux驱动开发—内核I2C驱动详解

• i2c-core.c I2C 核心功能及/proc/bus/i2c*接口；

• i2c-dev.c 它不是为特定的设备设计的，而是为一般设备提供的read()、write()和ioctl()等接口，但是不负责具体时序或者业务，具体的时序和业务由上层业务去实现；

• i2c.h 对i2c_adapter、i2c_algorithm、i2c_driver和i2c_client定义了这四个数据结构。

• busses文件夹 一些主要制造商I2C由制造商编写的适配器驱动；例如S3C2410的驱动i2c-s3c2410.c；

• algos文件夹 实现了一些I2C总线适配器的通信方式；

综上所述，它是一个内核驱动和几个数据结构：

• I2C内核驱动适配器：负责初始化和使能I2C，然后生成I2C并加载适配器结构体I2C核心。

• I2C适配器结构体(struct i2c_adapter)：提供统一的I2C描述实际数据接口的数据接口 IIC 物理硬件。

• I2C算法结构体(struct i2c_algorithm)：提供I2C底层对接实际控制器的读写操作接口产生特定的 SOC 硬件（在i2c_adapter在结构体中使用) IIC 模块产生通信波形的方法。

• I2C传参结构体(struct i2c_msg)：提供I2C传参接口收发通信。

• I2C结构体的初始化(struct i2c_driver):描述一个 I2C 我们需要自己编写设备驱动。

• i2c_client：对应一个实际硬件上的 I2C device,不需要我们编写，数据结构由核心根据设备注册信息自动生成，设备驱动根据硬件的实际情况填写。

在I2C通信过程中有两个重要的结构（函数），一个是i2c_msg 和i2c_transfer函数。 使用统一的接口i2c_transfer，不管用哪个芯片，他最终都会调用i2c_transfer，选择一个I2C从I2c设备读取数据，每次传输每次传输的数据i2c_msg表示结构体。

在I2C使用驱动i2c_transfer来传输I2C这个函数通过数据I2C适配器算法master_xfer进行操作：

int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num) { 
             adap->algo->master_xfer(adap, msgs, num); ////调用适配器算法 } 

i2c_msg结构体示：

struct i2c_msg { 
             __u16 addr;                 /* IIC设备的基地址，7位 */     __u16 flags;               /*操作标志位*/     __u16 len;                /* 读写数据的长度 */     __u8 *buf;               /* 有数据的缓冲区 */     #define I2C_M_RD 0x0001 /* 设置此标志位表示此次信i2c控制器是处于接收方，否则就是发送方 */
    #define I2C_M_TEN 0x0010 /* 设置了这个标志位表示从设备的地址是10bit */
    #define I2C_M_DMA_SAFE 0x0200 /* the buffer of this message is DMA safe */
    /* makes only sense in kernelspace */
    /* userspace buffers are copied anyway */
    #define I2C_M_RECV_LEN 0x0400 /* length will be first received byte */
    #define I2C_M_NO_RD_ACK 0x0800 /* 设置这个标志位表示在读操作中主机不用ACK */
    #define I2C_M_IGNORE_NAK 0x1000 /* 设置这个标志意味当前i2c_msg忽略I2C器件的ack和nack信号 */
    #define I2C_M_REV_DIR_ADDR 0x2000 /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */
    #define I2C_M_NOSTART 0x4000 /* if I2C_FUNC_NOSTART */
    #define I2C_M_STOP 0x8000 /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */
};

特别提醒： 一个i2c_msg结构的变量，代表着一次单方向的传输，故我们如果需要进行读写操作就需要两个i2c_msg结构的变量，分别通过对结构体成员变量flag的赋值来确定传输方向，主要赋值函数如下：

static s32 i2c_smbus_xfer_emulated(struct i2c_adapter *adapter, u16 addr,unsigned short flags,char read_write, u8 command, int size,union i2c_smbus_data *data)
{ 
        

	unsigned char msgbuf0[I2C_SMBUS_BLOCK_MAX+3];
	unsigned char msgbuf1[I2C_SMBUS_BLOCK_MAX+2];
	int num = read_write == I2C_SMBUS_READ ? 2 : 1;
	int i;
	u8 partial_pec = 0;
	int status;
	struct i2c_msg msg[2] = { 
        
		{ 
        
			/* msg[0]为发送要读取的首地址 */
			.addr = addr,
			.flags = flags,
			.len = 1,	//表示寄存器地址字节长度,是以byte为单位
			.buf = msgbuf0,
		}, { 
        
			/* msg[1]读取数据 */
			.addr = addr,
			.flags = flags | I2C_M_RD,
			.len = 0,	//表示期望读到数据的字节长度(寄存器长度),是以byte为单位
			.buf = msgbuf1,	//将读取到的数据保存在buffer中
		},
	};

	/*····省略一些switch循环，*/
}

由于读操作分为了写和读两个方向，因此可以采用两个i2c_msg结构体变量，并使用结构体数组进行保存。

i2c_smbus_read_byte();
i2c_smbus_write_byte();

i2c_smbus_read_byte_data();

i2c_smbus_read_word_data();

i2c_smbus_read_block_data();

i2c_smbus_write_byte_data();

i2c_smbus_write_word_data();

i2c_smbus_write_block_data();

s32 i2c_smbus_read_byte_data(const struct i2c_client *client, u8 command);

函数功能： 从指定的i2c从设备的指定地址空间中读取一个字节的数据

形参列表：

client： i2c客户端 -- 指定的要读取数据的i2c从设备

command：i2c从设备内部的地址空间 -- 指定要从设备的哪个地址空间中读取数据

返回值：

成功：读取到的数据（一个字节数据）

失败：负数

s32 i2c_smbus_write_byte_data(const struct i2c_client *client, u8 command, u8 value);

函数功能： 向指定的i2c从设备中的指定地址空间写入一个字节的数据

形参列表：

client：i2c客户端 -- 指定要写入数据的i2c从设备

command：i2c从设备内部的地址空间 -- 把数据写入到哪个地址空间中

value：要写入的数据（一个字节数据）

返回值：

成功：0

失败：负数

/* i2c 驱动的 probe 函数 */
static int xxx_probe(struct i2c_client *client,const struct i2c_device_id *id) { 
        
	/* 函数具体程序 */
	return 0;
}
/* i2c 驱动的 remove 函数 */
static int xxx_remove(struct i2c_client *client) { 
        
	/* 函数具体程序 */
	return 0;
}
/* 传统匹配方式 ID 列表 */
static const struct i2c_device_id xxx_id[] = { 
        
	{ 
        "xxx", 0},
	{ 
        }
};
/* 设备树匹配列表 */
static const struct of_device_id xxx_of_match[] = { 
        
	{ 
         .compatible = "xxx" },
	{ 
         /* Sentinel */ }
};
/* i2c 驱动结构体 */
static struct i2c_driver xxx_driver = { 
        
	.probe = xxx_probe,
	.remove = xxx_remove,
	.driver = { 
        
		.owner = THIS_MODULE,
		.name = "xxx",
		.of_match_table = xxx_of_match,
	},
	.id_table = xxx_id,
};
/* 驱动入口函数 */
static int __init xxx_init(void) { 
        
	int ret = 0;
	ret = i2c_add_driver(&xxx_driver);
	return ret;
}
/* 驱动出口函数 */
static void __exit xxx_exit(void) { 
        
	i2c_del_driver(&xxx_driver);
}

module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");