Linux內核將 I2C 驅動分為兩部分：

I2C 總線驅動， I2C總線驅動就是SOC的 I2C控制器驅動，也叫做 I2C適配器驅動。

I2C 設備驅動， I2C設備驅動就是針對具體的 I2C設備而編寫的驅動。

I2C框架下的幾個重要成員

1. I2C總線

I2C總線結構體在driversi2ci2c-core.c中定義如下：

structbus_typei2c_bus_type={
.name="i2c",
.match=i2c_device_match,
.probe=i2c_device_probe,
.remove=i2c_device_remove,
.shutdown=i2c_device_shutdown,
};

I2C總線對應著/bus下的一條總線，這個i2c總線結構體管理著i2c設備與I2C驅動的匹配，刪除等操作，I2C總線會調用i2c_device_match函數看I2C設備和I2C驅動是否匹配，如果匹配就調用i2c_device_probe函數，進而調用I2C驅動的probe函數。

形如：

i2c_device_match會管理I2C設備和I2C總線匹配規則，這將和如何編寫I2C驅動程序息息相關。

2. I2C驅動

i2c_driver 類似 platform_driver，是我們編寫 I2C 設備驅動重點要處理的內容， i2c_driver 結構體定義在 include/linux/i2c.h 文件中，內容如下：

structi2c_driver{
unsignedintclass;

/*Notifiesthedriverthatanewbushasappeared.Youshouldavoid
*usingthis,itwillberemovedinanearfuture.
*/
int(*attach_adapter)(structi2c_adapter*)__deprecated;

/*Standarddrivermodelinterfaces*/
int(*probe)(structi2c_client*,conststructi2c_device_id*);
int(*remove)(structi2c_client*);


/*drivermodelinterfacesthatdon'trelatetoenumeration*/
void(*shutdown)(structi2c_client*);

/*Alertcallback,forexamplefortheSMBusalertprotocol.
*Theformatandmeaningofthedatavaluedependsontheprotocol.
*FortheSMBusalertprotocol,thereisasinglebitofdatapassed
*asthealertresponse'slowbit("eventflag").
*/
void(*alert)(structi2c_client*,unsignedintdata);

/*aioctllikecommandthatcanbeusedtoperformspecificfunctions
*withthedevice.
*/
int(*command)(structi2c_client*client,unsignedintcmd,void*arg);

structdevice_driverdriver;
conststructi2c_device_id*id_table;

/*Devicedetectioncallbackforautomaticdevicecreation*/
int(*detect)(structi2c_client*,structi2c_board_info*);
constunsignedshort*address_list;
structlist_headclients;
};

重點成員如下：

int(*probe)(structi2c_client*,conststructi2c_device_id*)

當 I2C設備和驅動匹配成功以后 probe函數就會執行。

structdevice_driverdriverdevice_driver

驅動結構體，如果使用設備樹的話，需要設置device_driver的of_match_table成員變量，也就是驅動的兼容(compatible)屬性。

conststructi2c_device_id*id_table

id_table 是傳統的、未使用設備樹的設備匹配 ID表

3. I2C設備

I2C設備結構體i2c_client 結構體定義在 include/linux/i2c.h 文件中，內容如下：

structi2c_client{
unsignedshortflags;/*div.,seebelow*/
unsignedshortaddr;/*chipaddress-NOTE:7bit*/
/*addressesarestoredinthe_LOWER_7bits*/
charname[I2C_NAME_SIZE];
structi2c_adapter*adapter;/*theadapterwesiton*/
structdevicedev;/*thedevicestructure*/
intirq;/*irqissuedbydevice*/
structlist_headdetected;
#ifIS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)
i2c_slave_cb_tslave_cb;/*callbackforslavemode*/
#endif
};

重點成員如下：

flags：標志

addr：芯片地址，7 位，存在低 7 位

flagsname[I2C_NAME_SIZE]：名字

adapter：對應的 I2C 適配器

dev：設備結構體

irq：中斷

一個設備對應一個 i2c_client，每檢測到一個 I2C 設備就會給這個 I2C 設備分配一個i2c_client。

4. I2C適配器

經過上面的介紹，知道有I2C驅動和I2C設備，我們需要通過I2C驅動去和I2C設備通訊，這其中就需要一個I2C設配器，I2C設配器對應的就是SOC上的I2C控制器。

Linux 內核將 SOC 的 I2C 適配器(控制器)抽象成 i2c_adapter， i2c_adapter 結構體定義在 include/linux/i2c.h 文件中，結構體內容如下：

/*
*i2c_adapteristhestructureusedtoidentifyaphysicali2cbusalong
*withtheaccessalgorithmsnecessarytoaccessit.
*/
structi2c_adapter{
structmodule*owner;
unsignedintclass;/*classestoallowprobingfor*/
conststructi2c_algorithm*algo;/*thealgorithmtoaccessthebus*//*總線訪問算法*/
void*algo_data;

/*datafieldsthatarevalidforalldevices*/
structrt_mutexbus_lock;

inttimeout;/*injiffies*/
intretries;
structdevicedev;/*theadapterdevice*/

intnr;
charname[48];
structcompletiondev_released;

structmutexuserspace_clients_lock;
structlist_headuserspace_clients;

structi2c_bus_recovery_info*bus_recovery_info;
conststructi2c_adapter_quirks*quirks;
};

重點成員如下：

conststructi2c_algorithm*algo

I2C 適配器與 IIC 設備進行通信的方法。

i2c_algorithm 結構體定義在 include/linux/i2c.h 文件中，內容如下：

structi2c_algorithm{
/*Ifanadapteralgorithmcan'tdoI2C-levelaccess,setmaster_xfer
toNULL.IfanadapteralgorithmcandoSMBusaccess,set
smbus_xfer.IfsettoNULL,theSMBusprotocolissimulated
usingcommonI2Cmessages*/
/*master_xfershouldreturnthenumberofmessagessuccessfully
processed,oranegativevalueonerror*/
int(*master_xfer)(structi2c_adapter*adap,structi2c_msg*msgs,
intnum);
int(*smbus_xfer)(structi2c_adapter*adap,u16addr,
unsignedshortflags,charread_write,
u8command,intsize,unioni2c_smbus_data*data);

/*Todeterminewhattheadaptersupports*/
u32(*functionality)(structi2c_adapter*);

#ifIS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)
int(*reg_slave)(structi2c_client*client);
int(*unreg_slave)(structi2c_client*client);
#endif
};

重點成員如下：

master_xfer：I2C 適配器的傳輸函數，可以通過此函數來完成與 IIC 設備之間的通信。

smbus_xfer：SMBUS 總線的傳輸函數

I2C 適配器驅動的主要工作就是初始化 i2c_adapter 結構體變量，然后設置 i2c_algorithm中的master_xfer函數。完成以后通過 i2c_add_numbered_adapter或 i2c_add_adapter這兩個函數向系統注冊設置好的 i2c_adapter。

這兩個函數的區別在于 i2c_add_adapter 使用動態的總線號，而 i2c_add_numbered_adapter使用靜態總線號。

5. 小結

I2C驅動有4個重要的東西：I2C總線、I2C驅動、I2C設備、I2C設備器。

I2C總線：維護著兩個鏈表(I2C驅動、I2C設備)，管理I2C設備和I2C驅動的匹配和刪除等。

I2C驅動：對應的就是I2C設備的驅動程序。

I2C設備：是具體硬件設備的一個抽象。

I2C適配器：用于I2C驅動和I2C設備間的通用，是SOC上I2C控制器的一個抽象。

Linux I2C總線的運行機制：

注冊I2C驅動

將I2C驅動添加到I2C總線的驅動鏈表中

遍歷I2C總線上的設備鏈表，根據i2c_device_match函數進行匹配，如果匹配調用i2c_device_probe函數

i2c_device_probe函數會調用I2C驅動的probe函數

I2C驅動簡單編寫流程

一般 SOC 的 I2C總線驅動都是由半導體廠商編寫的，這個不需要用戶去編寫。因此 I2C 總線驅動對于 SOC使用者來說是被屏蔽掉的，我們只要專注于 I2C 設備驅動即可。除非你是在半導體公司上班，工作內容就是寫 I2C 適配器驅動。

i2c_driver類似platform_driver，是我們編寫I2C設備驅動重點要處理的內容，i2c_driver在上面已經介紹了其結構體的具體內容。

對于我們 I2C 設備驅動編寫人來說，重點工作就是構建i2c_driver，構建完成以后需要向Linux內核注冊這個i2c_driver。

那么如何注冊呢？

使用下面的這個函數:

inti2c_register_driver(structmodule*owner,structi2c_driver*driver)

函數參數和返回值含義如下：

owner：一般為 THIS_MODULE。

driver：要注冊的 i2c_driver。

返回值：0，成功；負值，失敗。

另外 i2c_add_driver 也常常用于注冊 i2c_driver， i2c_add_driver 是一個宏，定義如下：

#definei2c_add_driver(driver)
i2c_register_driver(THIS_MODULE,driver)

i2c_add_driver 就是對 i2c_register_driver 做了一個簡單的封裝，只有一個參數，就是要注冊的 i2c_driver。

設備驅動的時候需要將前面注冊的 i2c_driver 從 Linux 內核中注銷掉，需要用到i2c_del_driver 函數，此函數原型如下：

voidi2c_del_driver(structi2c_driver*driver);

函數參數和返回值含義如下：

driver：要注銷的 i2c_driver。

返回值：無。

例程框架：

/*i2c驅動的probe函數*/
staticintxxx_probe(structi2c_client*client,
{
/*函數具體程序*/
return0;
}

/*i2c驅動的remove函數*/
staticintxxx_remove(structi2c_client*client)
{
/*函數具體程序*/
return0;
}

/*傳統匹配方式ID列表*/
staticconststructi2c_device_idxxx_id[]={
{"xxx",0},
{}
};

/*設備樹匹配列表*/
staticconststructof_device_idxxx_of_match[]={
{.compatible="xxx"},
{/*Sentinel*/}
};

/*i2c驅動結構體*/
staticstructi2c_driverxxx_driver={
.probe=xxx_probe,
.remove=xxx_remove,
.driver={
.owner=THIS_MODULE,
.name="xxx",
.of_match_table=xxx_of_match,
},
.id_table=xxx_id,
};

/*驅動入口函數*/
staticint__initxxx_init(void)
{
intret=0;
ret=i2c_add_driver(&xxx_driver);
returnret;
}

/*驅動出口函數*/
staticvoid__exitxxx_exit(void)
{
i2c_del_driver(&xxx_driver);
}

module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);

當I2C設備和I2C驅動匹配成功以后probe函數就會執行，這些和platform驅動一樣，probe函數里面基本就是標準的字符設備驅動那一套了。

審核編輯：湯梓紅