I2C总线、设备、驱动
框架
I2C驱动框架可分为3个部分，分别是：I2C核心层、I2C总线驱动层(适配器层)以及I2C设备驱动层；
I2C核心层
提供了统一的I2C操作函数，主要有两套函数smbus(system manager bus)和i2c_transfer；
其中smbus是i2c_transfer的一小部分，有一些适配器只支持smbus，当驱动中只是用部分I2C协议功能时可使用smbus，具体使用可参考内核源码目录下：kernel/Documentation/i2c/smbus-protocol文档；
在进行I2C设备的读写操作时，smbus提供了一系列的接口函数，可直接调用，而i2c_transfer需要构建i2c_msg，之后调用i2c_transfer函数进行操作；
I2C总线驱动层(适配器层)
是对I2C硬件结构中(即主控芯片中I2C控制器)适配器的实现，主要包括I2C适配器数据结构i2c_adapter、I2C适配器的algorithm数据结构i2c_algorithm以及控制I2C适配器产生通信信号的函数；
I2C设备驱动层
主要指的是对从设备硬件体系设备端的实现，设备一般挂接在受CPU控制的I2C适配器上，驱动部分主要包括了数据结构i2c_driver和i2c_client；
对于I2C设备驱动，在内核中有个i2c_bus_type结构体，定义如下：
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8struct bus_type i2c_bus_type = { .name = "i2c", .match = i2c_device_match, .probe = i2c_device_probe, .remove = i2c_device_remove, .shutdown = i2c_device_shutdown, .pm = &i2c_device_pm_ops, };
在I2C总线中有两个链表，这两个链表分别存储着不同的“i2c_client”和“i2c_driver”；
当注册一个i2c_client时，会从i2c_driver所在的链表中将i2c-driver挨个取出与i2c_client进行比对，如果匹配，就调用对应i2c_driver中的probe函数(probe函数内部做什么事情自己随意定)；
当注册一个i2c_driver时，会从i2c_client所在的链表中将i2c_client挨个取出与i2c_driver进行比对，如果匹配，就调用对应i2c_driver中的probe函数(probe函数内部做什么事情自己随意定);
i2c_client和i2c_driver的进行匹配判断时调用的函数时i2c_bus_type中的.match，匹配判断的规则是driver->id_table中的名字与client的名字是否相同，代码如下：
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13if (driver->id_table) return i2c_match_id(driver->id_table, client) != NULL; /* i2c_match_id函数如下 */ static const struct i2c_device_id *i2c_match_id(const struct i2c_device_id *id, const struct i2c_client *client) { while (id->name[0]) { if (strcmp(client->name, id->name) == 0) /* 比对的关键所在name */ return id; id++; } return NULL; }
构建一个I2C设备
总共有四种方式，可参考文档：linux源码目录下/Documentation/i2c/instantiating-devices；
第一种方法
定义一个i2c_board_info结构体，例如：
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6static struct i2c_board_info i2c_devs[] __initdata = { { I2C_BOARD_INFO("xxx", (0x74>>1)), .platform_data = &xxx_pdata, }, };里面还有名字，设备地址；
然后调用函数i2c_register_board_info()注册这个结构体，之后的函数调用处理如下：
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5i2c_register_board_info /* 会在函数内部分配一个devinfo，然后根据i2c_register_board_info传入的参数 * 来设置devinfo，最终添加到__i2c_board_list链表中 */ list_add_tail(&devinfo->list, &__i2c_board_list);搜索__i2c_board_list这个链表在什么地方用，发现是i2c_scan_static_board_info函数在调用，内部处理如下：
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8/* 在函数i2c_scan_static_board_info中使用链表 * 对链表中的每一个成员都调用i2c_new_device() */ list_for_each_entry(devinfo, &__i2c_board_list, list) { if (devinfo->busnum == adapter->nr && !i2c_new_device(adapter, &devinfo->board_info)) }其中调用的i2c_new_device()函数的作用是：根据i2c_board_info信息构造一个client，然后调用device_register()进行注册；
那么，i2c_scan_static_board_info()函数是谁在调用？
是i2c_register_adapter()函数在调用；
总结：
函数调用依次是：i2c_register_adapter() -> i2c_scan_static_board_info() -> i2c_new_device()；
当调用i2c_register_adapter()时，就会扫描挂在__i2c_board_list这个链表上的每个成员，并调用i2c_new_device()构造client，最终添加到i2c总线对应的设备链表中，并将i2c_driver中的每一项取出来比对，匹配上之后就调用i2c_driver中的probe函数；
使用限制：
必须在i2c_register_adapter之前就i2c_register_board_info()已经构造了i2c_board_info，所以不适合动态加载insmod；
第二种方法
直接使用i2c_new_device()或者i2c_new_probed_device()；
区别：
i2c_new_device()不管设备地址对还是不对，都认为设备肯定存在；
参考代码如下：
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34/* at24cxx_dev.c 使用i2c_new_device */ #include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/platform_device.h> #include <linux/i2c.h> #include <linux/err.h> #include <linux/regmap.h> #include <linux/slab.h> static struct i2c_board_info at24cxx_info = { I2C_BOARD_INFO("at24c08", 0x50), }; static struct i2c_client *at24cxx_client; static int at24cxx_dev_init(void) { struct i2c_adapter *i2c_adap; i2c_adap = i2c_get_adapter(0); at24cxx_client = i2c_new_device(i2c_adap, &at24cxx_info); i2c_put_adapter(i2c_adap); return 0; } static void at24cxx_dev_exit(void) { i2c_unregister_device(at24cxx_client); } module_init(at24cxx_dev_init); module_exit(at24cxx_dev_exit); MODULE_LICENSE("GPL");i2c_new_probed_device()先通过传入的或者默认的probe函数发送一个数据看设备有没有回应，来确认设备是否真实存在，之后才会调用i2c_new_device()；
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39/* at24cxx_dev.c 使用i2c_new_probed_device */ #include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/platform_device.h> #include <linux/i2c.h> #include <linux/err.h> #include <linux/regmap.h> #include <linux/slab.h> static struct i2c_client *at24cxx_client; static const unsigned short addr_list[] = { 0x60, 0x50, I2C_CLIENT_END }; static int at24cxx_dev_init(void) { struct i2c_adapter *i2c_adap; struct i2c_board_info at24cxx_info; memset(&at24cxx_info, 0, sizeof(struct i2c_board_info)); strlcpy(at24cxx_info.type, "at24c08", I2C_NAME_SIZE); i2c_adap = i2c_get_adapter(0); at24cxx_client = i2c_new_probed_device(i2c_adap, &at24cxx_info, addr_list, NULL); i2c_put_adapter(i2c_adap); if (at24cxx_client) return 0; else return -ENODEV; } static void at24cxx_dev_exit(void) { i2c_unregister_device(at24cxx_client); } module_init(at24cxx_dev_init); module_exit(at24cxx_dev_exit); MODULE_LICENSE("GPL");第三种方法
从用户空间创建设备；
创建设备：echo eeprom 0x50 > /sys/bus/i2c/devices/i2c-3/new_device
其中“eeprom ”为设备名字，“0x50 ”为设备地址，最终会构造一个i2c_board_info，再调用i2c_new_device()；
删除设备：echo 0x50 > /sys/bus/i2c/devices/i2c-3/delete_device
可参考内核源码目录下kernel/Documentation/i2c/dev-interface文档；
通常，i2c设备由内核驱动程序控制，但它也是可以从用户空间访问适配器上的所有设备，通过/dev接口，这需要i2c-tools这个包的支持；
注意：如果内核中已经有了(安装了)该设备的驱动程序，那么这种方法就不能使用了(在使用i2cdev_ioctl接口时，内部会调用i2cdev_check_addr()进行校验，如果这个设备地址已经有驱动绑定了，就会返回-EBUSY)；
具体参考代码如下：
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67#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include "i2c-dev.h" /* 需要该文件支持，文件来自i2c-tools包，可网上下载 */ /* i2c_usr_test </dev/i2c-0> <dev_addr> r addr * i2c_usr_test </dev/i2c-0> <dev_addr> w addr val */ void print_usage(char *file) { printf("%s </dev/i2c-0> <dev_addr> r addrn", file); printf("%s </dev/i2c-0> <dev_addr> w addr valn", file); } int main(int argc, char **argv) { int fd; unsigned char addr, data; int dev_addr; if ((argc != 5) && (argc != 6)) { print_usage(argv[0]); return -1; } fd = open(argv[1], O_RDWR); if (fd < 0) { printf("can't open %sn", argv[1]); return -1; } dev_addr = strtoul(argv[2], NULL, 0); if (ioctl(fd, I2C_SLAVE, dev_addr) < 0) { /* ERROR HANDLING; you can check errno to see what went wrong */ printf("set addr error!n"); return -1; } if (strcmp(argv[3], "r") == 0) { addr = strtoul(argv[4], NULL, 0); data = i2c_smbus_read_word_data(fd, addr); printf("data: %c, %d, 0x%2xn", data, data, data); } else if ((strcmp(argv[3], "w") == 0) && (argc == 6)) { addr = strtoul(argv[4], NULL, 0); data = strtoul(argv[5], NULL, 0); i2c_smbus_write_byte_data(fd, addr, data); } else { print_usage(argv[0]); return -1; } return 0; }第四种方法
前面三种方法都要事先确定好适配器(I2C控制器)，同时也推荐使用前三种方法；
第四种方法的参考代码如下：
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76/* at24cxx_drv.c */ #include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/platform_device.h> #include <linux/i2c.h> #include <linux/err.h> #include <linux/regmap.h> #include <linux/slab.h> static int __devinit at24cxx_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) { printk("%s %s %dn", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 0; } static int __devexit at24cxx_remove(struct i2c_client *client) { printk("%s %s %dn", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 0; } static const struct i2c_device_id at24cxx_id_table[] = { { "at24c08", 0 }, {} }; static int at24cxx_detect(struct i2c_client *client, struct i2c_board_info *info) { /* 能运行到这里, 表示该addr的设备是存在的 * 但是有些设备单凭地址无法分辨(A芯片的地址是0x50, B芯片的地址也是0x50) * 还需要进一步读写I2C设备来分辨是哪款芯片 * detect就是用来进一步分辨这个芯片是哪一款，并且设置info->type */ printk("at24cxx_detect : addr = 0x%xn", client->addr); /* 进一步判断是哪一款 */ strlcpy(info->type, "at24c08", I2C_NAME_SIZE); return 0; } static const unsigned short addr_list[] = { 0x60, 0x50, I2C_CLIENT_END }; /* 1. 分配/设置i2c_driver */ static struct i2c_driver at24cxx_driver = { .class = I2C_CLASS_HWMON, /* 表示去哪些适配器上找设备 */ .driver = { .name = "100ask", .owner = THIS_MODULE, }, .probe = at24cxx_probe, .remove = __devexit_p(at24cxx_remove), .id_table = at24cxx_id_table, .detect = at24cxx_detect, /* 用这个函数来检测设备确实存在 */ .address_list = addr_list, /* 这些设备的地址 */ }; static int at24cxx_drv_init(void) { /* 2. 注册i2c_driver */ i2c_add_driver(&at24cxx_driver); return 0; } static void at24cxx_drv_exit(void) { i2c_del_driver(&at24cxx_driver); } module_init(at24cxx_drv_init); module_exit(at24cxx_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
注册I2C驱动
参考代码如下：
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107/* at24cxx_drv.c */ #include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/platform_device.h> #include <linux/i2c.h> #include <linux/err.h> #include <linux/regmap.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/fs.h> #include <asm/uaccess.h> static int major; static struct class *class; static struct i2c_client *at24cxx_client; /* 传入: buf[0] : addr * 输出: buf[0] : data */ static ssize_t at24cxx_read(struct file * file, char __user *buf, size_t count, loff_t *off) { unsigned char addr, data; copy_from_user(&addr, buf, 1); data = i2c_smbus_read_byte_data(at24cxx_client, addr); copy_to_user(buf, &data, 1); return 1; } /* buf[0] : addr * buf[1] : data */ static ssize_t at24cxx_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *off) { unsigned char ker_buf[2]; unsigned char addr, data; copy_from_user(ker_buf, buf, 2); addr = ker_buf[0]; data = ker_buf[1]; printk("addr = 0x%02x, data = 0x%02xn", addr, data); if (!i2c_smbus_write_byte_data(at24cxx_client, addr, data)) return 2; else return -EIO; } static struct file_operations at24cxx_fops = { .owner = THIS_MODULE, .read = at24cxx_read, .write = at24cxx_write, }; static int __devinit at24cxx_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id) { at24cxx_client = client; //printk("%s %s %dn", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); major = register_chrdev(0, "at24cxx", &at24cxx_fops); class = class_create(THIS_MODULE, "at24cxx"); device_create(class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "at24cxx"); /* /dev/at24cxx */ return 0; } static int __devexit at24cxx_remove(struct i2c_client *client) { //printk("%s %s %dn", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); device_destroy(class, MKDEV(major, 0)); class_destroy(class); unregister_chrdev(major, "at24cxx"); return 0; } static const struct i2c_device_id at24cxx_id_table[] = { { "at24c08", 0 }, {} }; /* 1. 分配/设置i2c_driver */ static struct i2c_driver at24cxx_driver = { .driver = { .name = "100ask", .owner = THIS_MODULE, }, .probe = at24cxx_probe, .remove = __devexit_p(at24cxx_remove), .id_table = at24cxx_id_table, }; static int at24cxx_drv_init(void) { /* 2. 注册i2c_driver */ i2c_add_driver(&at24cxx_driver); return 0; } static void at24cxx_drv_exit(void) { i2c_del_driver(&at24cxx_driver); } module_init(at24cxx_drv_init); module_exit(at24cxx_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
转载于:https://www.cnblogs.com/jasontian996/p/11569067.html
最后
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