IIC（Inter-Integrated Circuit）是 IIC Bus 简称，中文叫集成电路总线。它是一种串行通信总线，使用多主从架构。其为半双工通信，它结合了SPI和UART的优点，可以将多个从机连接到单个主机（如SPI），也可以多个主机控制一个或多个从机。
4.1接线
IIC用2根信号线通信：串行数据线 SDA、串行时钟线 SCL； IIC总线上所有器件的SDA、SCL引脚输出驱动都为 开漏(OD) 结构，通过外接上拉电阻实现总线上所有节点SDA、SCL信号的线与逻辑关系； 总线上的所有设备通过软件寻址且具有唯一的地址（7位或10位）。7位“从机专用地址码”，其高4位为由生产厂家制定的设备类型地址，低3位为器件引脚定义地址（由使用者定义）；10位地址不常见； 任何时刻都只存在简单的主从关系，按数据传输的方向，主机可以是主发送器或主接收器； 支持多主机。在总线上存在多个主机时，通过冲突检测和仲裁机制防止多个主机同时发起数据传输时存在的冲突； IIC总线上所有器件都具有“自动应答”功能，保证数据传输的正确性； 主机和从机的区别在于对SCL的发送权，只有主机才能发送SCL； IIC总线允许挂载最多的设备数量取决于总线上最大电容值，一般为400pf（Hs模式100pf） IIC总线不仅广泛应用于电路板级的内部通信，还可以通过I2C总线驱动器进行不同系统间的通信； 支持传输速率包括：
SDA–数据线 SCL–时钟线 串行通信协议，需要时钟同步信号并且由主机控制。
4.2工作原理
I2C的数据传输是以多个msg的形式进行。每个msg包括：从机二进制地址帧、以及一个或者多个数据帧、开始条件和停止条件，读/写位和数据帧之间的ACK/NACK位：
启动条件 当SCL为高电平时，SDA从高电平向低电平切换
停止条件 当SCL是高电平时，SDA由低电平向高电平切换
地址帧 每个从属设备唯一的7位或10位序列，用于主从设备之间的地址识别。
读/写位 一位，如果主机是向从机发送数据则为低电平，请求数据则为高电平
ACK/NACK 消息中的每个帧后均有一个ACK/NACK位。如果成功接收到地址帧或数据帧，接收设备会返回一个ACK位用于表示确认。
寻址 不同于SPI的片选线，它是寻址确认从机设备。 主机将要通信的从机地址发送给每个从机，然后每个从机将其与自己的地址进行匹配比较，如果匹配，他就向主机发送一个低电平ACK位。不匹配不执行操作，SDA保持高电平。
读/写位 位于地址帧的末尾。如果主机要向从机发送数据，则为低电平。如果是主机向从机发送请求数据，则为高电平。
数据帧 当主机检测到从机的ACK位后，就可以发送一个数据帧了。数据帧始终为8位，每个数据帧后紧跟一个ACK/NACK，未验证接收状态。发送完数据发送停止条件。
4.3传输步骤
1.在SCL线为高电平时，主机通过将SDA线从高电平切换到低电平来启动总线通信。 2.主机向总线发送要与之通信的从机的7位或10位地址，以及读/写位 3.每个从机将主机发送的地址与其自己的地址进行比较。如果地址匹配，则从机通过将SDA线拉低一位**返回一个ACK位**。如果主机的地址与从机的地址不匹配，则从机将SDA线拉高。 4.主机发送或接收数据帧； 5.传输完每个数据帧后，接收设备将另一个ACK位返回给发送方，以确认已成功接收到该帧； 6.随后主机将SCL切换为高电平，然后再将SDA切换为高电平，从而向从机发送停止条件。
4.4IMX6ULL-IIC驱动和设备
参考博客：【IMX6ULL学习笔记】二十、IIC驱动和设备 - 酷电玩家 - 博客园
一、IIC驱动和IIC设备
驱动和设备是成对的，一个驱动对应一个设备，而驱动又分为主机驱动（IIC控制器驱动）和设备驱动，相对应的就是主机设备（IIC控制器）和普通设备（外围设备）。
1.主机驱动（IIC控制器驱动）
总线是由Linux完成，与硬件无关的，使用 bus_type 结构体的实例来表示。对于驱动和设备，也有相应的结构体用来表示，不同的是所有总线使用的是同一个结构体，而不同的驱动会对应着不同的结构体。
以 IIC 驱动为例，SOC 的 IIC 是一个硬件接口，要想使用这个接口，就需要一套驱动程序来驱动它，而这里的驱动程序就是主机驱动（IIC控制器驱动），而该主机驱动所对于的主机设备（IIC控制器）就是 IIC 这个硬件接口。由此可总结，与 SOC 外设相关的驱动（如IIC、SPI、SDIO等）都是主机驱动。
Linux 内核将 SOC 的 I2C 控制器抽象成 i2c_adapter 结构体，定义在 include/linux/i2c.h 文件中，结构体内容如下：
struct i2c_adapter {
struct module *owner;
unsigned int class; /* classes to allow probing for */
const struct i2c_algorithm *algo; /* 总线访问算法 */
void *algo_data;
/* data fields that are valid for all devices */
struct rt_mutex bus_lock;
int timeout; /* in jiffies */
int retries;
struct device dev; /* the adapter device */
int nr;
char name[48];
struct completion dev_released;
struct mutex userspace_clients_lock;
struct list_head userspace_clients;
struct i2c_bus_recovery_info *bus_recovery_info;
const struct i2c_adapter_quirks *quirks;
};
第 4 行：i2c_algorithm 类型的指针变量 algo，对于一个 I2C 控制器，肯定要对外提供读写 API 函数，设备驱动程序可以使用这些 API 函数来完成读写操作。 i2c_algorithm 就是 I2C 控制器与 IIC 设备进行通信的方法。i2c_algorithm 结构体定义在 include/linux/i2c.h 文件中，内容如下(删除条件编译)：
struct i2c_algorithm {
......
int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num);
int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr,
unsigned short flags, char read_write,
u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data);
/* To determine what the adapter supports */
u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);
......
};
第 3 行：master_xfer 就是 I2C 适配器的传输函数，可以通过此函数来完成与 IIC 设备之间的通信。 第 4 行：smbus_xfer 就是 SMBUS 总线的传输函数。
综上所述，I2C 主机驱动的主要工作就是初始化 i2c_adapter 结构体变量，然后设置 i2c_algorithm 中的 master_xfer 函数。完成后通过i2c_add_adapter 或 i2c_add_numbered_adapter 这两个函数向系统注册设置好的 i2c_adapter，这两个函数的原型如下：
int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter) int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap)
函数区别在于i2c_add_adapter使用动态总线号，而i2c_add_numbered_adapter 使用静态总线号。 函数参数和返回值含义如下：
adapter 或 adap：要添加到 Linux 内核中的 i2c_adapter，即 I2C 控制器。 返回值：0，成功；负值，失败。
如果要删除 I2C 适配器使用 i2c_del_adapter 函数即可，函数原型如下：
void i2c_del_adapter(struct i2c_adapter * adap)
函数参数和返回值含义如下：
adap：要删除的 I2C 适配器。 返回值：无。
2.主机设备（IIC控制器）
主机设备即IIC控制器的信息由设备树来描述，在 imx6ull.dtsi 文件中找到 I.MX6U 的 I2C1 控制器节点，节点内容如下所示：
i2c1: i2c@021a0000 {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";
reg = <0x021a0000 0x4000>;
interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;
status = "disabled";
};
3.主机驱动和主机设备匹配分析
设备和驱动的匹配过程也是由 I2C 总线完成的，使用 i2c_device_match 这个函数进行匹配，在总线部分已经分析过。
I2C 主机驱动一般都是 SOC 厂商去编写的，比如 NXP 就编写好了 I.MX6U 的 I2C 适配器驱动。在 imx6ull.dtsi 文件中找到 I.MX6U 的 I2C1 控制器节点，节点内容如下所示：
i2c1: i2c@021a0000 {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";
reg = <0x021a0000 0x4000>;
interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;
status = "disabled";
};
重点在 i2c1 节点的 compatible 属性值，因为通过 compatible 属性值可以在 Linux 源码里面找到对应的驱动文件。这里i2c1节点的 compatible 属性值有个：“fsl,imx6ul-i2c”和“fsl,imx21-i2c”，在 Linux 源码中搜索这两个字符串即可找到对应的驱动文件。
I.MX6U 的 I2C 适配器驱动驱动文件为 drivers/i2c/busses/i2c-imx.c，在此文件中有如下内容：
static struct platform_device_id imx_i2c_devtype[] = {
{
.name = "imx1-i2c",
.driver_data = (kernel_ulong_t)&imx1_i2c_hwdata,
}, {
.name = "imx21-i2c",
.driver_data = (kernel_ulong_t)&imx21_i2c_hwdata,
}, {
/* sentinel */
}
};
MODULE_DEVICE_TABLE(platform, imx_i2c_devtype);
static const struct of_device_id i2c_imx_dt_ids[] = {
{ .compatible = "fsl,imx1-i2c", .data = &imx1_i2c_hwdata, },
16 { .compatible = "fsl,imx21-i2c", .data = &imx21_i2c_hwdata, },
{ .compatible = "fsl,vf610-i2c", .data = &vf610_i2c_hwdata, },
{ /* sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, i2c_imx_dt_ids);
......
static struct platform_driver i2c_imx_driver = {
23 .probe = i2c_imx_probe,
.remove = i2c_imx_remove,
.driver = {
.name = DRIVER_NAME,
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = i2c_imx_dt_ids,
.pm = IMX_I2C_PM,
},
.id_table = imx_i2c_devtype,
};
static int __init i2c_adap_imx_init(void)
{
return platform_driver_register(&i2c_imx_driver);
}
subsys_initcall(i2c_adap_imx_init);
static void __exit i2c_adap_imx_exit(void)
{
platform_driver_unregister(&i2c_imx_driver);
}
module_exit(i2c_adap_imx_exit);
从示例代码可以看出，I.MX6U 的 I2C 主机驱动是个标准的 platform 驱动，由此可以看出，虽然 I2C 总线为别的设备提供了一种总线驱动框架，但是 I2C 主机驱动却是 platform 驱动。 第 16 行：“fsl,imx21-i2c”属性值，设备树中 i2c1 节点的 compatible 属性值就是与此匹配上的。因此 i2c-imx.c 文件就是 I.MX6U 的 I2C 适主机动文件。 第 23 行：当主机设备和主机驱动匹配成功以后 i2c_imx_probe 函数就会执行，i2c_imx_probe 函数会完成 I2C 主机控制器的初始化工作。
i2c_imx_probe 函数主要的工作就是以下两点： ①、初始化 i2c_adapter，设置 i2c_algorithm 为 i2c_imx_algo，最后向 Linux 内核注册 i2c_adapter。 ②、初始化 I2C1 控制器的相关寄存器。
i2c_imx_algo 包含 I2C1 控制器与 I2C 外围设备(如MPU6050)的通信函数 master_xfer，结构体定义如下：
static struct i2c_algorithm i2c_imx_algo = {
.master_xfer = i2c_imx_xfer,
.functionality = i2c_imx_func,
};
functionality 用于返回此 I2C 适配器支持什么样的通信协议，在这里就是 i2c_imx_func 函数，i2c_imx_func 函数内容如下：
static u32 i2c_imx_func(struct i2c_adapter *adapter)
{
return I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_SMBUS_EMUL | I2C_FUNC_SMBUS_READ_BLOCK_DATA;
}
重点在 i2c_imx_xfer 函数，因为最终就是通过此函数来完成与 I2C 外围设备通信的，此函数内容如下(有省略)：
static int i2c_imx_xfer(struct i2c_adapter *adapter,
struct i2c_msg *msgs, int num)
{
unsigned int i, temp;
int result;
bool is_lastmsg = false;
struct imx_i2c_struct *i2c_imx = i2c_get_adapdata(adapter);
dev_dbg(&i2c_imx->adapter.dev, "<%s>\n", __func__);
/* Start I2C transfer */
result = i2c_imx_start(i2c_imx);
if (result)
goto fail0;
/* read/write data */
for (i = 0; i < num; i++) {
if (i == num - 1)
is_lastmsg = true;
if (i) {
dev_dbg(&i2c_imx->adapter.dev,
"<%s> repeated start\n", __func__);
temp = imx_i2c_read_reg(i2c_imx, IMX_I2C_I2CR);
temp |= I2CR_RSTA;
imx_i2c_write_reg(temp, i2c_imx, IMX_I2C_I2CR);
result = i2c_imx_bus_busy(i2c_imx, 1);
if (result)
goto fail0;
}
dev_dbg(&i2c_imx->adapter.dev,
"<%s> transfer message: %d\n", __func__, i);
/* write/read data */
......
if (msgs[i].flags & I2C_M_RD)
result = i2c_imx_read(i2c_imx, &msgs[i], is_lastmsg);
else {
if (i2c_imx->dma && msgs[i].len >= DMA_THRESHOLD)
result = i2c_imx_dma_write(i2c_imx, &msgs[i]);
else
result = i2c_imx_write(i2c_imx, &msgs[i]);
}
if (result)
goto fail0;
}
fail0:
/* Stop I2C transfer */
i2c_imx_stop(i2c_imx);
dev_dbg(&i2c_imx->adapter.dev, "<%s> exit with: %s: %d\n",
__func__,
(result < 0) ? "error" : "success msg",
(result < 0) ? result : num);
return (result < 0) ? result : num;
}
第 899 行：调用 i2c_imx_start 函数开启 I2C 通信。 第 939 行：如果是从 I2C 设备读数据的话就调用 i2c_imx_read 函数。 第 941~945 行：向 I2C 设备写数据，如果要用 DMA 的话就使用 i2c_imx_dma_write 函数来完成写数据。如果不使用 DMA 的话就使用 i2c_imx_write 函数完成写数据。 第 952 行：I2C 通信完成以后调用 i2c_imx_stop 函数停止 I2C 通信。 i2c_imx_start、i2c_imx_read、i2c_imx_write 和 i2c_imx_stop 这些函数就是 I2C 寄存器的具体操作函数。
当使用 IIC 接口与一些外围设备如 MPU6050 进行通信时，要初始化 I2C 设备并与设备进行通信就必须能够对 I2C 设备寄存器进行读写操作，这里就要用到 i2c_transfer 函数。该函数最终会调用 I2C 控制器中 i2c_algorithm 里面的 master_xfer 函数，对于 I.MX6U 而言就是i2c_imx_xfer 这个函数，函数最终会调用i2c_imx_start、i2c_imx_read、i2c_imx_write 和 i2c_imx_stop 这些函数来读写设备寄存器。
i2c_transfer 函数原型如下：
int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
函数参数和返回值含义如下：
adap：所使用的 I2C 适配器，i2c_client 会保存其对应的 i2c_adapter。 msgs：I2C 要发送的一个或多个消息。 num：消息数量，也就是 msgs 的数量。 返回值：负值，失败，其他非负值，发送的 msgs 数量。
另外还有两个API函数分别用于 I2C 数据的收发操作，在 drives/i2c/i2c-core.c中定义，这两个函数最终都会调用i2c_transfer。
I2C 数据发送函数 i2c_master_send，函数原型如下：
int i2c_master_send(const struct i2c_client *client, const char *buf, int count)
函数参数和返回值含义如下：
client：I2C 设备对应的 i2c_client。 buf：要发送的数据。 count：要发送的数据字节数，要小于 64KB，以为 i2c_msg 的 len 成员变量是一个 u16(无符号 16 位)类型的数据。 返回值：负值，失败，其他非负值，发送的字节数。
I2C 数据接收函数为 i2c_master_recv，函数原型如下：
int i2c_master_recv(const struct i2c_client *client, char *buf, int count)
函数参数和返回值含义如下：
client：I2C 设备对应的 i2c_client。 buf：要接收的数据。 count：要接收的数据字节数，要小于 64KB，以为 i2c_msg 的 len 成员变量是一个 u16(无符号 16 位)类型的数据。 返回值：负值，失败，其他非负值，发送的字节数。
结论： 主机驱动通过 IIC 总线提供的 API 向 Linux 注册与注销一个主机驱动。同时，向下给设备驱动提供 IIC 通讯相关 API。主机驱动由 SOC 厂商提供，用户无需编写。
二、设备驱动和普通设备
设备驱动指具体的IIC接口设备的驱动程序(如MPU6050的驱动程序)，而普通设备指具体的IIC设备(如MPU6050芯片)。
1.设备驱动
I2C设备驱动重点关注两个数据结构：i2c_client和i2c_driver，i2c_client 就是描述设备信息的，i2c_driver 描述驱动内容。
①i2c_client 结构体
i2c_client 结构体定义在 include/linux/i2c.h 文件中，内容如下：
struct i2c_client {
unsigned short flags; /* 标志 */
unsigned short addr; /* 芯片地址，7 位，存在低 7 位*/
......
char name[I2C_NAME_SIZE]; /* 名字 */
struct i2c_adapter *adapter; /* 对应的 I2C 适配器 */
struct device dev; /* 设备结构体 */
int irq; /* 中断 */
struct list_head detected;
......
};
一个设备对应一个 i2c_client，每检测到一个 I2C 设备就会给这个 I2C 设备分配一个i2c_client，Linux 获取（有设备树解析获取 或 无设备树获取）设备信息时自动生成。 比如在设备树种定义了 MPU6050 这个 IIC 接口的设备，Linux 在解析设备树时会将获取到的 MPU6050 的信息用一个 i2c_client 类型的结构体变量保存起来。
②i2c_driver 结构体
i2c_driver 是我们编写 I2C 设备驱动重点要处理的内容，i2c_driver 结构体定义在 include/linux/i2c.h 文件中，内容如下：
struct i2c_driver {
unsigned int class;
/* Notifies the driver that a new bus has appeared. You should
* avoid using this, it will be removed in a near future.
*/
int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *) __deprecated;
/* Standard driver model interfaces */
10 int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *);
int (*remove)(struct i2c_client *);
/* driver model interfaces that don't relate to enumeration */
void (*shutdown)(struct i2c_client *);
/* Alert callback, for example for the SMBus alert protocol.
* The format and meaning of the data value depends on the
* protocol.For the SMBus alert protocol, there is a single bit
* of data passed as the alert response's low bit ("event
flag"). */
void (*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data);
/* a ioctl like command that can be used to perform specific
* functions with the device.
*/
int (*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void *arg);
28 struct device_driver driver;
29 const struct i2c_device_id *id_table;
/* Device detection callback for automatic device creation */
int (*detect)(struct i2c_client *, struct i2c_board_info *);
const unsigned short *address_list;
struct list_head clients;
};
第 10 行：当 I2C 设备和驱动匹配成功以后 probe 函数就会执行，和 platform 驱动一样。 第 28 行：device_driver 驱动结构体，使用设备树的话需设置 device_driver 的 of_match_table 成员变量，即驱动的兼容(compatible)属性。 第 29 行：id_table 是传统的、未使用设备树的设备匹配 ID 表。
③注册与注销
注册：对于 I2C 设备驱动编写人来说，重点工作就是构建 i2c_driver，构建完成以后需要向 Linux 内核注册这个 i2c_driver。i2c_driver 注册函数原型如下：
int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)
函数参数和返回值含义如下：
owner：一般为 THIS_MODULE。 driver：要注册的 i2c_driver。 返回值：0，成功；负值，失败。
另外 i2c_add_driver 也常常用于注册 i2c_driver，i2c_add_driver 是一个宏，定义如下：
#define i2c_add_driver(driver) \ i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver)
i2c_add_driver 就是对 i2c_register_driver 做了一个简单的封装，只有一个参数，就是要注册的 i2c_driver。
注销：注销 I2C 设备驱动的时候需要将前面注册的 i2c_driver 从 Linux 内核中注销掉，需要用到 i2c_del_driver 函数，此函数原型如下：
void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver)
函数参数和返回值含义如下：
driver：要注销的 i2c_driver。 返回值：无。
2.普通设备（设备）
①未使用设备树的时候
未使用设备树的时候需要在 BSP 里面使用 i2c_board_info 结构体来描述一个具体的 I2C 设备。i2c_board_info 结构体如下：
struct i2c_board_info {
char type[I2C_NAME_SIZE]; /* I2C 设备名字 */
unsigned short flags; /* 标志 */
unsigned short addr; /* I2C 器件地址 */
void *platform_data;
struct dev_archdata *archdata;
struct device_node *of_node;
struct fwnode_handle *fwnode;
int irq;
};
type 和 addr 这两个成员变量是必须要设置的，一个是 I2C 设备的名字，一个是 I2C 设备的器件地址。
打开 arch/arm/mach-imx/mach-mx27_3ds.c 文件，此文件中关于 OV2640 的 I2C 设备信息描述如下：
static struct i2c_board_info mx27_3ds_i2c_camera = {
I2C_BOARD_INFO("ov2640", 0x30),
};
示例代码中使用 I2C_BOARD_INFO 来完成 mx27_3ds_i2c_camera 的初始化工作，I2C_BOARD_INFO 是一个宏，定义如下：
#define I2C_BOARD_INFO(dev_type, dev_addr) \ .type = dev_type, .addr = (dev_addr)
可以看出，I2C_BOARD_INFO 宏其实就是设置 i2c_board_info 的 type 和 addr 这两个成员变量，即设置 I2C 设备名字为 ov2640，ov2640 的器件地址为 0X30。设备名字用于匹配驱动。
②使用设备树的时候
使用设备树的时候 I2C 设备信息通过创建相应的节点就行了，比如 NXP 官方的 EVK 开发板在 I2C1 上接了 mag3110 这个磁力计芯片，因此必须在 i2c1 节点下创建 mag3110 子节点，然后在这个子节点内描述 mag3110 这个芯片的相关信息。
打开 imx6ull-14x14-evk.dts 这个设备树文件，然后找到如下内容：
&i2c1 {
clock-frequency = <100000>;
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;
status = "okay";
7 mag3110@0e {
compatible = "fsl,mag3110";
reg = <0x0e>;
position = <2>;
11 };
......
};
第 7~11 行：向 i2c1 添加 mag3110 子节点。 第 7 行：“mag3110@0e”是子节点名字，“@”后面的“0e”就是 mag3110 的 I2C 器件地址。 第 8 行：设置 compatible 属性值为“fsl,mag3110”。 第 9 行：reg 属性也是设置 mag3110 的器件地址的，因此值为 0x0e。I2C 设备节点的创建重点是 compatible 属性和 reg 属性的设置，一个用于匹配驱动，一个用于设置器件地址。
三、设备驱动模板（AC3216C为例）
1.修改设备树
①IO 修改或添加
AP3216C 用到了 I2C1 接口，I.MX6U-ALPHA 开发板上的 I2C1 接口使用到了 UART4_TXD 和 UART4_RXD，只需要设置 UART4_TXD 和 UART4_RXD 这两个IO，NXP 已经将这两个 IO 设置好了，打开 imx6ull-alientek-emmc.dts，然后找到如下内容：
pinctrl_i2c1: i2c1grp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_UART4_TX_DATA__I2C1_SCL 0x4001b8b0
MX6UL_PAD_UART4_RX_DATA__I2C1_SDA 0x4001b8b0
>;
};
②在 i2c1 节点追加 ap3216c 子节点
AP3216C 是连接到 I2C1 上的，因此需要在 i2c1 节点下添加 ap3216c 的设备子节点，在 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件中找到 i2c1 节点，此节点默认内容如下：
&i2c1 {
clock-frequency = <100000>;
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;
status = "okay";
mag3110@0e {
compatible = "fsl,mag3110";
reg = <0x0e>;
position = <2>;
};
fxls8471@1e {
compatible = "fsl,fxls8471";
reg = <0x1e>;
position = <0>;
interrupt-parent = <&gpio5>;
interrupts = <0 8>;
};
};
将 i2c1 节点里面原有的 mag3110 和 fxls8471 这两个 I2C 子节点删除，然后添加 ap3216c子节点信息，完成以后的 i2c1 节点内容如下所示：
&i2c1 {
clock-frequency = <100000>;
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;
status = "okay";
7 ap3216c@1e {
compatible = "alientek,ap3216c";
reg = <0x1e>;
};
};
第 7 行：ap3216c 子节点，@后面的“1e”是 ap3216c 的器件地址。 第 8 行：设置 compatible 值为“alientek,ap3216c”。 第 9 行：reg 属性也是设置 ap3216c 器件地址的，因此 reg 设置为 0x1e。 设备树修改完成以后使用“make dtbs”重新编译
2.驱动代码&&测试代码的编写
参考博客：MX6ULL学习笔记（十一）I2C设备驱动_linux i2c编程-优快云博客^v43^pc_blog_bottom_relevance_base1&spm=1001.2101.3001.4242.5&utm_relevant_index=11
1）传感器介绍
AP3216C 是红外、光强、距离三合一的传感器。以读出光强、距离值为例。 ⚫ 复位：往寄存器 0 写入 0x4 ⚫ 使能：往寄存器 0 写入 0x3 ⚫ 读光强：读寄存器 0xC、 0xD 得到 2 字节的光强 ⚫ 读距离：读寄存器 0xE、 0xF 得到 2 字节的距离值 注意，AP3216C 的设备地址是 0x1E，假设节在 I2C BUS0 上，操作命令如下： 这里我们使用的是i2c-tools在开发板上进行测试，不知道这个工具的可以自行百度。（如果开发板未安装，需要自己安装） ⚫ 使用 SMBus 协议 i2cset -f -y 0 0x1e 0 0x4 i2cset -f -y 0 0x1e 0 0x3 i2cget -f -y 0 0x1e 0xc w i2cget -f -y 0 0x1e 0xe w ⚫ 使用 I2C 协议 i2ctransfer -f -y 0 w2@0x1e 0 0x4 i2ctransfer -f -y 0 w2@0x1e 0 0x3 i2ctransfer -f -y 0 w1@0x1e 0xc r2 i2ctransfer -f -y 0 w1@0x1e 0xe r2
如图：读取传感器数据 
SMBus协议可以这么理解是I2C的一个子集，比I2C更为严格。
2）IIC驱动代码的编写
①定义一个I2c驱动结构体
/*-------------------------------------------------------------------------*/
static struct i2c_driver ap3216c_driver = {
.driver = {
.name = "ap3216c",
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = ap3216c_of_match,
},
.probe = ap3216c_probe,
.remove = ap3216c_remove,
.id_table =ap3216c_id ,
};
②建立完结构体就先来编写设备树匹配列表和传统匹配方式ID列表。
static const struct i2c_device_id ap3216c_id[]={
{ "alientek,ap3216c", 0 },
{ }
};
static const struct of_device_id ap3216c_of_match[] = {
{ .compatible = "alientek,ap3216c" },
{/* Sentinel */ }
};
③然后就是完善编写probe函数。
static int ap3216c_probe(struct i2c_client *i2c,
const struct i2c_device_id *id)
{
/*1 创建设备号*/
if(ap3216cdev.major){
ap3216cdev.devid = MKDEV(ap3216cdev.major,0);
register_chrdev_region(ap3216cdev.devid,DEVICE_CNT,DEVICE_NAME);
}
else{
alloc_chrdev_region(&ap3216cdev.devid,0,DEVICE_CNT,DEVICE_NAME);
ap3216cdev.major = MAJOR(ap3216cdev.devid);
ap3216cdev.minor = MINOR(ap3216cdev.devid);
}
/* 2 初始化cdev*/
ap3216cdev.cdev.owner= THIS_MODULE;
cdev_init(&ap3216cdev.cdev,&ap3216cdev_fops);
/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&ap3216cdev.cdev,ap3216cdev.devid,DEVICE_CNT);
/*4 创建设备类*/
ap3216cdev.class = class_create(THIS_MODULE,DEVICE_NAME);
if(IS_ERR(ap3216cdev.class))
{
printk("ap3216cdev fail!\r\n");
return PTR_ERR(ap3216cdev.class);
}
/*5 创建设备*/
ap3216cdev.device = device_create(ap3216cdev.class, NULL, ap3216cdev.devid, NULL, DEVICE_NAME);
if(IS_ERR(ap3216cdev.device))
{
printk("ap3216cdev fail!\r\n");
return PTR_ERR(ap3216cdev.device);
}
ap3216cdev.private_data = i2c;
printk("ap3216cdev init success!\r\n");
return 0;
}
④然后就是完善编写remove函数：
static int ap3216c_remove(struct i2c_client *i2c)
{
printk("ap3216c_dev driver and device was matched!\r\n");
cdev_del(&ap3216cdev.cdev);
unregister_chrdev_region(ap3216cdev.devid,DEVICE_CNT);
device_destroy(ap3216cdev.class,ap3216cdev.devid);
class_destroy(ap3216cdev.class);
return 0;
}
⑥编写自己的寄存器读写函数，方便使用。
虽然我们上面知道了，通过i2c_transfer函数可以实现对于I2C设备寄存器的读写，但是如果每次我们都一条一条的去进行参数的赋值，一条一条的去输入，会使得带阿米重复性太高，这里我们自己封装一下：
/*
* @description : 从ap3216c读取多个寄存器数据
* @param - dev: ap3216c设备
* @param - reg: 要读取的寄存器首地址
* @param - val: 读取到的数据
* @param - len: 要读取的数据长度
* @return : 操作结果
*/
static int ap3216c_read_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, void *val, int len)
{
int ret;
struct i2c_msg msg[2];
struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
/* msg[0]为发送要读取的首地址 */
msg[0].addr = client->addr; /* ap3216c地址 */
msg[0].flags = 0; /* 标记为发送数据 */
msg[0].buf = ® /* 读取的首地址 */
msg[0].len = 1; /* reg长度*/
/* msg[1]读取数据 */
msg[1].addr = client->addr; /* ap3216c地址 */
msg[1].flags = I2C_M_RD; /* 标记为读取数据*/
msg[1].buf = val; /* 读取数据缓冲区 */
msg[1].len = len; /* 要读取的数据长度*/
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);
if(ret == 2) {
ret = 0;
} else {
printk("i2c rd failed=%d reg=%06x len=%d\n",ret, reg, len);
ret = -EREMOTEIO;
}
return ret;
}
/*
* @description : 向ap3216c多个寄存器写入数据
* @param - dev: ap3216c设备
* @param - reg: 要写入的寄存器首地址
* @param - val: 要写入的数据缓冲区
* @param - len: 要写入的数据长度
* @return : 操作结果
*/
static int ap3216c_write_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, u8 len)
{
u8 b[256];
struct i2c_msg msg;
struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
b[0] = reg; /* 寄存器首地址 */
memcpy(&b[1],buf,len); /* 将要写入的数据拷贝到数组b里面 */
msg.addr = client->addr; /* ap3216c地址 */
msg.flags = 0; /* 标记为写数据 */
msg.buf = b; /* 要写入的数据缓冲区 */
msg.len = len + 1; /* 要写入的数据长度 */
return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);
}
/*
* @description : 读取ap3216c指定寄存器值，读取一个寄存器
* @param - dev: ap3216c设备
* @param - reg: 要读取的寄存器
* @return : 读取到的寄存器值
*/
static unsigned char ap3216c_read_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg)
{
u8 data = 0;
ap3216c_read_regs(dev, reg, &data, 1);
return data;
}
/*
* @description : 向ap3216c指定寄存器写入指定的值，写一个寄存器
* @param - dev: ap3216c设备
* @param - reg: 要写的寄存器
* @param - data: 要写入的值
* @return : 无
*/
static void ap3216c_write_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 data)
{
u8 buf = 0;
buf = data;
ap3216c_write_regs(dev, reg, &buf, 1);
}
static void ap3216c_readdata(struct ap3216c_dev *dev)
{
int i = 0;
unsigned char buf[6];
for(i=0;i<6;i++)
{
buf[i] = ap3216c_read_reg(dev,AP3216C_IRDATALOW + i);
}
if(buf[0] & 0x80)/* IR_OF位为1,则数据无效 */{
dev->ir = 0;
}
else{
dev->ir = ((unsigned short)buf[1] << 2) | (buf[0] & 0X03);
}
dev->als = ((unsigned short)buf[3] << 8) | buf[2]; /* 读取ALS传感器的数据 */
if(buf[4] & 0x40) /* IR_OF位为1,则数据无效 */
{
dev->ps = 0;
}
else /* 读取PS传感器的数据 */
{
dev->ps = ((unsigned short)(buf[5] & 0X3F) << 4) | (buf[4] & 0X0F);
}
}
⑦编写设备操作函数，open函数
static int ap3216cdev_open(struct inode *inode , struct file *file)
{
unsigned char value = 0;
file->private_data = &ap3216cdev;
/* 初始化AP3216C */
ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0x04); /* 复位AP3216C */
mdelay(50); /* AP3216C复位最少10ms */
ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0X03); /* 开启ALS、PS+IR */
value = ap3216c_read_reg(&ap3216cdev,AP3216C_SYSTEMCONG);
printk("AP3216C_SYSTEMCONG = %#x\r\n",value);
return 0;
}
⑦编写设备操作函数，read函数
static ssize_t ap3216cdev_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ptr)
{
long err=0;
short data[3];
struct ap3216c_dev *dev = (struct ap3216c_dev *)file->private_data;
ap3216c_readdata(dev);
data[0]=dev->ir;
data[1]=dev->als;
data[2]=dev->ps;
err=copy_to_user(buf,data,sizeof(data));
return 0;
}
⑧完整代码如下：
#include <linux/ide.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/i2c.h>
#include "ap3216creg.h"
#include <linux/delay.h>
/************************函数定义-begin***********************************************/
static int ap3216cdev_release(struct inode *inode, struct file *file);
static ssize_t ap3216cdev_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ptr);
static ssize_t ap3216cdev_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ptr);
static int ap3216cdev_open(struct inode *inode , struct file *file);
static int ap3216c_probe(struct i2c_client *i2c,const struct i2c_device_id *id);
static int ap3216c_remove(struct i2c_client *i2c);
/************************函数定义-end********************************************/
/************************宏定义-begin***********************************************/
#define DEVICE_NAME "ap3216c"
#define DEVICE_CNT 1
/************************宏定义-end********************************************/
/************************结构体定义-begin***********************************************/
/* ap3216c设备信息结构体 */
struct ap3216c_dev
{
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
struct device_node *nd; /* 设备节点 */
void *private_data; /* 私有数据 */
unsigned short ir, als, ps; /* 三个光传感器数据 */
};
struct ap3216c_dev ap3216cdev; /* led设备 */
/* 设备操作函数结构体 */
static const struct file_operations ap3216cdev_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = ap3216cdev_open,
.read = ap3216cdev_read,
.write = ap3216cdev_write,
.release = ap3216cdev_release
};
/*
* @description : 从ap3216c读取多个寄存器数据
* @param - dev: ap3216c设备
* @param - reg: 要读取的寄存器首地址
* @param - val: 读取到的数据
* @param - len: 要读取的数据长度
* @return : 操作结果
*/
static int ap3216c_read_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, void *val, int len)
{
int ret;
struct i2c_msg msg[2];
struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
/* msg[0]为发送要读取的首地址 */
msg[0].addr = client->addr; /* ap3216c地址 */
msg[0].flags = 0; /* 标记为发送数据 */
msg[0].buf = ® /* 读取的首地址 */
msg[0].len = 1; /* reg长度*/
/* msg[1]读取数据 */
msg[1].addr = client->addr; /* ap3216c地址 */
msg[1].flags = I2C_M_RD; /* 标记为读取数据*/
msg[1].buf = val; /* 读取数据缓冲区 */
msg[1].len = len; /* 要读取的数据长度*/
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);
if(ret == 2) {
ret = 0;
} else {
printk("i2c rd failed=%d reg=%06x len=%d\n",ret, reg, len);
ret = -EREMOTEIO;
}
return ret;
}
/*
* @description : 向ap3216c多个寄存器写入数据
* @param - dev: ap3216c设备
* @param - reg: 要写入的寄存器首地址
* @param - val: 要写入的数据缓冲区
* @param - len: 要写入的数据长度
* @return : 操作结果
*/
static int ap3216c_write_regs(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 *buf, u8 len)
{
u8 b[256];
struct i2c_msg msg;
struct i2c_client *client = (struct i2c_client *)dev->private_data;
b[0] = reg; /* 寄存器首地址 */
memcpy(&b[1],buf,len); /* 将要写入的数据拷贝到数组b里面 */
msg.addr = client->addr; /* ap3216c地址 */
msg.flags = 0; /* 标记为写数据 */
msg.buf = b; /* 要写入的数据缓冲区 */
msg.len = len + 1; /* 要写入的数据长度 */
return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);
}
/*
* @description : 读取ap3216c指定寄存器值，读取一个寄存器
* @param - dev: ap3216c设备
* @param - reg: 要读取的寄存器
* @return : 读取到的寄存器值
*/
static unsigned char ap3216c_read_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg)
{
u8 data = 0;
ap3216c_read_regs(dev, reg, &data, 1);
return data;
}
/*
* @description : 向ap3216c指定寄存器写入指定的值，写一个寄存器
* @param - dev: ap3216c设备
* @param - reg: 要写的寄存器
* @param - data: 要写入的值
* @return : 无
*/
static void ap3216c_write_reg(struct ap3216c_dev *dev, u8 reg, u8 data)
{
u8 buf = 0;
buf = data;
ap3216c_write_regs(dev, reg, &buf, 1);
}
static void ap3216c_readdata(struct ap3216c_dev *dev)
{
int i = 0;
unsigned char buf[6];
for(i=0;i<6;i++)
{
buf[i] = ap3216c_read_reg(dev,AP3216C_IRDATALOW + i);
}
if(buf[0] & 0x80)/* IR_OF位为1,则数据无效 */{
dev->ir = 0;
}
else{
dev->ir = ((unsigned short)buf[1] << 2) | (buf[0] & 0X03);
}
dev->als = ((unsigned short)buf[3] << 8) | buf[2]; /* 读取ALS传感器的数据 */
if(buf[4] & 0x40) /* IR_OF位为1,则数据无效 */
{
dev->ps = 0;
}
else /* 读取PS传感器的数据 */
{
dev->ps = ((unsigned short)(buf[5] & 0X3F) << 4) | (buf[4] & 0X0F);
}
}
static int ap3216cdev_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
return 0;
}
static ssize_t ap3216cdev_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ptr)
{
long err=0;
short data[3];
struct ap3216c_dev *dev = (struct ap3216c_dev *)file->private_data;
ap3216c_readdata(dev);
data[0]=dev->ir;
data[1]=dev->als;
data[2]=dev->ps;
err=copy_to_user(buf,data,sizeof(data));
return 0;
}
static ssize_t ap3216cdev_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ptr)
{
return 0;
}
static int ap3216cdev_open(struct inode *inode , struct file *file)
{
unsigned char value = 0;
file->private_data = &ap3216cdev;
/* 初始化AP3216C */
ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0x04); /* 复位AP3216C */
mdelay(50); /* AP3216C复位最少10ms */
ap3216c_write_reg(&ap3216cdev, AP3216C_SYSTEMCONG, 0X03); /* 开启ALS、PS+IR */
value = ap3216c_read_reg(&ap3216cdev,AP3216C_SYSTEMCONG);
printk("AP3216C_SYSTEMCONG = %#x\r\n",value);
return 0;
}
3）IIC应用编程读取AP3216c传感器数据
先展示效果，如下：
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "sys/ioctl.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include <poll.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
/*
* @description : main主程序
* @param - argc : argv数组元素个数
* @param - argv : 具体参数
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
char *filename;
unsigned short databuf[3];
unsigned short ir, als, ps;
int ret = 0;
if (argc != 2) {
printf("Error Usage!\r\n");
return -1;
}
filename = argv[1];
fd = open(filename, O_RDWR);
if(fd < 0) {
printf("can't open file %s\r\n", filename);
return -1;
}
while (1) {
ret = read(fd, databuf, sizeof(databuf));
if(ret == 0) { /* 数据读取成功 */
ir = databuf[0]; /* ir传感器数据 */
als = databuf[1]; /* als传感器数据 */
ps = databuf[2]; /* ps传感器数据 */
printf("ir = %d, als = %d, ps = %d\r\n", ir, als, ps);
}
usleep(200000); /*100ms */
}
close(fd); /* 关闭文件 */
return 0;
}
4.5优缺点
I2C优点 1.仅仅使用两根线 2.支持多个主机和从机 3.硬件比UART更简单 I2C缺点 1.数据传输比SPI慢 2.数据帧大小限制为8位
扫一扫
896
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
