I2C知识大全系列四 —— I2C驱动之Linux下的I2C_linux i2c

Linux的I2C体系结构

Linux系统定义了I2C驱动体系结构。在Linux系统中，I2C驱动由三部分组成，即I2C核心、I2C总线驱动和I2C设备驱动。这三部分相互协作，形成了非常通用、可适应性很强的I2C框架。

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。

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，甚至可以直接集成在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适配器产生通道信号的函数。

经由I2C总线驱动的代码，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。

I2C设备驱动

I2C设备驱动（也称为客户驱动）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，需要根据具体设备实现其中的成员函数。

在Linux内核中，所有的I2C设备都在sysfs文件系统中显示，存于/sys/bus/i2c/目录，以适配器地址和芯片地址的形式列出。例如：

$ tree /sys/bus/i2c/

|—— devices

|         |—— 0-0058 -> ../../../devices/platform/PHYT0003:00/i2c-0/0-0058

|         |—— 0-0059 -> ../../../devices/platform/PHYT0003:00/i2c-0/0-0059

|         |—— 0-005a -> ../../../devices/platform/PHYT0003:00/i2c-0/0-005a

|         |—— i2c-0 -> ../../../devices/platform/PHYT0003:00/i2c-0

|         |—— i2c-1 -> ../../../devices/platform/PHYT0003:01/i2c-1

……

|—— drivers

|         |—— 88PM860x

|         |         |—— bind

|         |         |—— uevent

|         |         |—— unbind

|         |—— ab3100

|         |         |—— uevent

|         |—— at24

|         |         |—— bind

|         |         |—— i2c-INT0002:00 -> ../../../../devices/platform/PHYT0003:00/i2c-0/i2c-INT0002:00

|         |         |—— module -> ../../../../module/at24

|         |         |—— uevent

|         |         |—— unbind

……

|—— drivers_autoprobe

|—— drivers_probe

|—— uevent

I2C内核源码

在Linux内核源代码中的drivers目录下有一个i2c目录，在i2c目录下又包含如下文件和文件夹：

（1）i2c-core.c

实现了I2C核心功能。

注：i2c-core.c在2017年5月31日被拆分成了i2c-core-base.c、i2c-core-slave.c、i2c-core-smbus.c、i2c-core-of.c、i2c-core-acpi.c，出于易于维护考虑。

（2）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文件时的主设备号都为89，次设备号为0~255。应用程序通过“i2c-%d”（i2c-0、i2c-1、……）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并不是针对特定的设备而设计的，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存储空间或寄存器，并控制I2C设备的工作方式。

（3）busses文件夹

这个文件包含了一些I2C主机控制器的驱动，如i2c-tegra.c、i2c-omap.c、i2c-versatile.c、i2c-s3c2410.c等。

（4）algos文件夹

实现了一些I2C总线适配器的通信方法。