Linux I2C core

本文详细介绍了Linux I2C核心模块(i2c-core.c)的功能,包括I2C适配器和驱动程序的注册与注销、客户端的关联与解除关联,以及I2C数据传输的基本操作。通过具体代码示例展示了这些功能是如何实现的。

Linux I2C core

File path : kernel/driver/i2c/i2c-core.c

I2C bus driver and device driver以I2C core作为核心,i2c-core.c中为bus driver and device driver提供了一组不依赖于硬件平台的接口函数。

(1)增加/删除 i2c_adapter

int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adap);
int i2c_del_adapter(struct i2c_adapter *adap);

(2)增加/删除 i2c_driver

int i2c_register_driver(struct module *owner, struct *driver);
int i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver);
inline int i2c_add_driver(struct i2c_driver *driver);

(3)i2c_client 依附/脱离

int i2c_attach_client(struct i2c_client *client);
int i2c_detach_client(struct i2c_client *client);

当一个具体的client被侦测到并被关联到的时候,设备和sysfs文件将被注册,相反,在client被取消关联的时候,sysfs文件和设备也被注销,从下面的代码所示:

int i2c_attach_client(struct i2c_client *client)
{
    ...
    device_register(&client->dev);
    device_create_file(&client->dev, &dev_attr_client_name);
    return 0;
    }
    int i2c_detach_client(struct i2c_client *client)
    {
    ...
    device_remove_file(&client->dev, &dev_attr_client_name);
    device_unregister(&client->dev);
    ...
}

(4)I2C 传输、发送和接收。

int i2c_transfer(struct i2c_adapter * adap, struct i2c_msg *msgs, int num);
int i2c_master_send(struct i2c_client *client,const char *buf ,int count);
int i2c_master_recv(struct i2c_client *client, char *buf ,int count);

i2c_transfer() 函 数 用 于 进 行 I2C 适 配 器 和 I2C 设 备 之 间 的 一 组 消 息 交 互 ,i2c_master_send()函数和 i2c_master_recv()函数内部会调用i2c_transfer()函数分别完成一条写消息和一条读消息,如下代码所示:

int i2c_master_send(struct i2c_client *client,const char *buf ,int count)
{
    int ret;
    struct i2c_adapter *adap=client->adapter;
    struct i2c_msg msg;

    /*构造一个写消息*/
    msg.addr = client->addr;
    msg.flags = client->flags & I2C_M_TEN;
    msg.len = count;
    msg.buf = (char *)buf;

    /*传输消息*/
    ret = i2c_transfer(adap, &msg, 1);

    return (ret == 1) ? count : ret;
}
int i2c_master_recv(struct i2c_client *client, char *buf ,int count)
{
    struct i2c_adapter *adap=client->adapter;
    struct i2c_msg msg;
    int ret;
    /*构造一个读消息*/
    msg.addr = client->addr;
    msg.flags = client->flags & I2C_M_TEN;
    msg.flags |= I2C_M_RD;
    msg.len = count;
    msg.buf = buf;
    /*传输消息*/

    ret = i2c_transfer(adap, &msg, 1);

    /* 成功(1 条消息被处理), 返回读的字节数 */
    return (ret == 1) ? count : ret;
}

i2c_transfer()函数本身不具备驱动适配器物理硬件完成消息交互的能力,它只是寻找到 i2c_adapter 对应的 i2c_algorithm,并使用 i2c_algorithm 的master_xfer()

int i2c_transfer(struct i2c_adapter * adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
{

    int ret;

    if (adap->algo->master_xfer) {

        down(&adap->bus_lock);

        ***ret = adap->algo->master_xfer(adap,msgs,num); /* 消息传输 */***

        up(&adap->bus_lock);

        return ret;

    } else {

        dev_dbg(&adap->dev, "I2C level transfers not supported\n");

        return -ENOSYS;

    }

}
### Linux I2C Core 实现与文档 #### 设备节点创建 在嵌入式Linux系统中,当SoC具备I2C功能并成功加载相应的驱动程序后,在`/dev`目录下会生成对应的设备文件。这些文件通常具有如下权限和属性[^1]: ``` crw-rw--- 1 root i2c 89, 0 Jan 1 00:18 /dev/i2c-0 crw-rw--- 1 root i2c 89, 1 Jan 1 00:18 /dev/i2c-1 ... ``` #### 用户空间访问接口 对于用户来说,可以通过标准的文件操作函数来控制I2C总线上的设备。这包括打开、关闭以及读写数据等基本操作。具体而言: - 使用 `open()` 函数获取指向特定I2C适配器的文件描述符; - 利用 ioctl() 调用来设置目标地址和其他参数; - 执行 read/write 来传输实际的数据。 下面是一个简单的Python脚本例子展示如何通过命令行工具i2ctools中的`i2cdetect`检测连接到指定编号I2C控制器上所有可用从机设备的存在情况: ```python import subprocess def detect_i2c_devices(bus_number): try: result = subprocess.run(['i2cdetect', '-y', str(bus_number)], stdout=subprocess.PIPE) output = result.stdout.decode('utf-8') print(f"I2C Bus {bus_number} Devices:\n{output}") except Exception as e: print(e) detect_i2c_devices(1) # Replace with your bus number. ``` 此代码片段展示了怎样调用外部二进制文件来进行更复杂的交互任务而无需深入理解内核层面的具体实现细节。 #### 驱动注册过程 针对具体的硬件传感器或其他外围模块编写自定义驱动时,则需遵循一定的结构模式完成初始化流程。例如,对于EEPROM类存储芯片AT24XX系列,其预设支持的一组可能物理层寻址列表被声明为静态常量数组形式[^3]: ```c static const unsigned short addr_list[] = { 0x60, 0x50, I2C_CLIENT_END /* Terminates the list */ }; ``` 上述代码段表明了该型号器件可接受的有效起始位地址范围,并以此为基础构建后续通信逻辑。
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