参考这个大神：28.Linux-IIC驱动(详解) - 诺谦 - 博客园
1. I2C体系结构分析
1.1首先进入linux内核的driver/i2c目录下,如下图所示:
?其中重要的文件介绍如下:
1)algos文件夹(algorithms)
里面保存I2C的通信方面的算法
2)busses文件夹
里面保存I2C总线驱动相关的文件,比如i2c-omap.c、 i2c-versatile.c、 i2c-s3c2410.c等。
3)?chips文件夹
里面保存I2C设备驱动相关的文件
4)?i2c-core.c
这个文件实现了I2C核心的功能(I2C总线的初始化、注册和适配器添加和注销等相关工作)
5)?i2c-dev.c
提供了通用的read（ ） 、 write（ ） 和ioctl（ ） 等接口，实现了I2C适配器设备文件的功能，其中I2C设备的主设备号都为89， 次设备号为0~255。
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
显然,它和前几次驱动类似， I2C也分为总线驱动和设备驱动,总线就是协议相关的，它知道如何收发数据，但不知道数据含义，设备驱动却知道数据含义
1.2 I2C驱动架构,如下图所示:
如上图所示,每一条I2C对应一个adapter适配器,在kernel中, adapter适配器是通过struct adapter结构体定义,主要是通过i2c core层将i2c设备与i2c adapter关联起来。
2.分析I2C总线驱动
参考 drivers/i2c/busses/i2c-s3c2410.c
先进入init入口函数,如下图所示:
在init函数中,注册了一个?“s3c2440-i2c”的platform_driver平台驱动,来看看probe函数做了些什么：
进入s3c24xx_i2c_probe函数：
struct i2c_adapter adap;
static int s3c24xx_i2c_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct s3c24xx_i2c *i2c = &s3c24xx_i2c;
... ...
/*获取,使能I2C时钟*/
i2c->clk = clk_get(&pdev->dev, "i2c"); //获取i2c时钟
clk_enable(i2c->clk); //使能i2c时钟
... ....
/*获取资源*/
res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
i2c->regs = ioremap(res->start, (res->end-res->start)+1);
... ....
/*设置i2c_adapter适配器结构体, 将i2c结构体设为adap的私有数据成员*/
i2c->adap.algo_data = i2c; //i2c_adapter适配器指向s3c24xx_i2c;
i2c->adap.dev.parent = &pdev->dev;
/* initialise the i2c controller */
/*初始化2440的I2C相关的寄存器*/
ret = s3c24xx_i2c_init(i2c);
if (ret != 0)
goto err_iomap;
... ...
/*注册中断服务函数*/
ret = request_irq(res->start, s3c24xx_i2c_irq, IRQF_DISABLED,pdev->name, i2c);
... ...
/*注册i2c_adapter适配器结构体*/
ret = i2c_add_adapter(&i2c->adap);
---> i2c_register_adapter(); //调用i2c_register_adapter()函数进一步来注册.
... ...
}其中i2c_adapter结构体是放在s3c24xx_i2c->adap，如下图所示:
i2c_register_adapter()函数代码如下所示:
static int i2c_register_adapter(struct i2c_adapter *adap)
{
struct list_head *item; //链表头,用来存放i2c_driver结构体的表头
struct i2c_driver *driver; //i2c_driver,用来描述一个IIC设备驱动
list_add_tail(&adap->list, &adapters); //添加到内核的adapter链表中
... ...
list_for_each(item,&drivers) { //for循环,从drivers链表里找到i2c_driver结构体的表头
driver = list_entry(item, struct i2c_driver, list); //通过list_head表头,找到i2c_driver结构体
if (driver->attach_adapter)
/* We ignore the return code; if it fails, too bad */
driver->attach_adapter(adap); //调用i2c_driver的attach_adapter函数来看看,这个新注册的设配器是否支持i2c_driver }}在i2c_register_adapter()函数里主要执行以下几步:
①将adapter放入i2c_bus_type的adapter链表
②i2c_adapter表示物理上的一个i2C设备(适配器), 在i2c-s3c2410.c中,是存放在s3c24xx_i2c结构体下的(struct ?i2c_adapter ?adap)成员中
③将所有的i2c设备调出来,执行i2c_driver设备的attach_adapter函数来匹配
其中, i2c_driver结构体会在后面讲述到，显然IIC总线驱动i2c-s3c2410.c,主要设置适配器adapter，然后注册适配器,里面帮我们做好了IIC通信的架构,就是不知道发什么内容。
3.分析IIC设备驱动
参考: driver/i2c/chips/eeprom.c
先来看它的init入口函数:
?其中struct ?i2c_driver? eeprom_driver的成员如下:
static struct i2c_driver eeprom_driver = {
.driver = {
.name = "eeprom", //名称
},
.id = I2C_DRIVERID_EEPROM, //IIC设备标识ID
.attach_adapter = eeprom_attach_adapter, //用来与总线驱动的适配器匹配,匹配成功添加到适配器adapter中
.detach_client = eeprom_detach_client, //与总线驱动的适配器解绑,分离这个IIC从设备
};显然,在init函数中通过i2c_add_driver()注册i2c_driver结构体,然后通过i2c_driver ->attach_adapter来匹配内核中的各个总线驱动的适配器, 发送这个设备地址,若有ACK响应,表示匹配成功。
接下来,我们进入i2c_add_driver()来看看是不是这样的：
int i2c_add_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)
{
driver->driver.owner = owner;
driver->driver.bus = &i2c_bus_type; //将i2c_driver放在i2c_bus_type链表中
res = driver_register(&driver->driver); //注册一个i2c_driver
... ...
if (driver->attach_adapter) {
struct i2c_adapter *adapter; //定义一个i2c_adapter适配器
list_for_each_entry(adapter, &adapters, list) //for循环提取出adapters链表中所有的i2c_adapter适配器,放入到adapter结构体中
{
driver->attach_adapter(adapter); //来匹配取出来的i2c_adapter适配器
}
}
... ...
return 0;
}在i2c_add_driver ()函数里主要执行以下几步:
①放入到i2c_bus_type链表
②取出adapters链表中所有的i2c_adapter,然后执行i2c_driver->attach_adapter()
所以i2c_adapter适配器和i2c_driver设备驱动注册框架如下所示:
这里调用了i2c_driver ->attach_adapter(adapter),我们看看里面是不是通过发送IIC设备地址，等待ACK响应来匹配的。
以struct i2c_driver eeprom_driver 为例,进入i2c_driver ->eeprom_attach_adapter()函数：
如下图所示,里面调用了i2c_probe(adapter, &addr_data, eeprom_detect)函数：
上图的第1个参数就是i2c_adapter适配器,第2个参数addr_data变量,里面存放了IIC设备地址的信息,第3个参数eeprom_detect就是具体的设备探测回调函数i2c_probe()函数,会通过adapter适配器发送IIC设备地址addr_data,如果收到ACK信号,就调用eeprom_detect()回调函数来注册i2c_client结构体,该结构体对应真实的物理从设备,而i2c_driver对应的是设备驱动,也就是说,只有当适配器支持这个设备驱动,才会注册i2c_client从设备。
而在i2c_driver ->detach_client()中,则注销i2c_client结构体
其中addr_data变量是struct i2c_client_address_data结构体,它的成员如下所示:
struct i2c_client_address_data {
unsigned short *normal_i2c; //存放正常的设备高7位地址数据
unsigned short *probe; //存放不受*ignore影响的高7位设备地址数据
unsigned short *ignore; //存放*ignore的高7位设备地址数据
unsigned short **forces; //forces表示适配器匹配不了该设备,也要将其放入适配器中
};当上面结构体的数组成员以I2C_CLIENT_END结尾,则表示地址已结束,比如at24c02设备为例,看这个结构体如何定义的:
#define AT24C02_ADDR (0xA0>>1) //AT24C02地址
static unsigned short ignore[] = { I2C_CLIENT_END };
static unsigned short normal_addr[] = { AT24C02_ADDR, I2C_CLIENT_END };
static unsigned short force_addr[] = {ANY_I2C_BUS, AT24C02_ADDR ,2C_CLIENT_END};
static unsigned short * forces[] = {force_addr,NULL};
//ANY_I2C_BUS:表示支持所有适配器总线,若填指定的适配器总线ID,则表示该设备只支持指定的那个适配器
static struct i2c_client_address_data addr_data = {
.normal_i2c = normal_addr, //存放at24c02地址
.probe = ignore, //表示无地址
.ignore = ignore, //表示无地址
.forces = forces, //存放强制的at24c02地址,表示强制支持
};所以在i2c_driver ->attach_adapter(adapter)函数里主要执行以下几步:
1)?调用?i2c_probe(adap,?i2c_client_address_data设备地址结构体, 回调函数);
2)?将要发的设备地址结构体打包成i2c_msg,
3)?然后执行i2c_transfer()来调用i2c_adapter->algo->master_xfer()将i2c_msg发出去
4)若收到ACK回应,便进入回调函数,注册i2c_client从设备,使该设备与适配器联系在一起
所以适配器和iic设备驱动最终注册框架图如下所示:
参考driver/i2c/chips/eeprom.c驱动,来写出24C02驱动以及测试程序
驱动代码步骤如下:
1.定义file_operations结构体 ,设置字符设备的读写函数(实现对24C02的读写操作)
? //构造i2c_msg结构体, 使用i2c_transfer()来实现与设备传输数据
2.定义i2c_client_address_data结构体,里面保存24C02的设备地址
3.?定义一个i2c_driver驱动结构体
?? ?3.1?设置i2c_driver-> attach_adapter
? ?//里面直接调用 i2c_probe(adap, i2c_client_address_data结构体, 回调函数);
?? ?3.2?设置i2c_driver-> detach_client
??????//里面卸载i2c_client, 字符设备
4.写回调函数,里面注册i2c_client,字符设备( 字符设备用来实现读写24C02里的数据)
?? ?4.1?分配并设置i2c_client
????4.2?使用i2c_attach_client()将i2c_client与适配器进行连接
?? ?4.3?注册字符设备
5.?写init入口函数,exit出口函数
init: 使用i2c_add_driver()注册i2c_driver
exit: 使用i2c_del_driver ()卸载i2c_driver