Linux IIC驱动

最新推荐文章于 2025-06-01 19:58:48 发布

卖耀西的坏比

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文章标签： linux 驱动开发运维服务器

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I2C 是很常用的一个串行通信接口，用于连接各种外设、传感器等器件，在裸机篇已经对I.MX6U 的 I2C 接口做了详细的讲解。本章我们来学习一下如何在 Linux 下开发 I2C 接口器件驱动，重点是学习 Linux 下的 I2C 驱动框架，按照指定的框架去编写 I2C 设备驱动。本章同样以 I.MX6U-ALPHA 开发板上的 AP3216C 这个三合一环境光传感器为例，通过 AP3216C 讲解一下如何编写 Linux 下的 I2C 设备驱动程序。

1.IIC驱动框架简介

我们编写了四个文件：bsp_i2c.c、bsp_i2c.h、bsp_ap3216c.c 和 bsp_ap3216c.h。其中前两个是 I.MX6U 的 IIC 接口驱动，后两个文件是 AP3216C 这个 I2C 设备驱动文件。相当于有两部分驱动。
①、I2C 主机驱动。
②、I2C 设备驱动。
对于 I2C 主机驱动，一旦编写完成就不需要再做修改，其他的 I2C 设备直接调用主机驱动提供的 API 函数完成读写操作即可。这个正好符合 Linux 的驱动分离与分层的思想，因此 Linux内核也将 I2C 驱动分为两部分
①、I2C 总线驱动，I2C 总线驱动就是 SOC 的 I2C 控制器驱动，也叫做 I2C 适配器驱动。
②、I2C 设备驱动，I2C 设备驱动就是针对具体的 I2C 设备而编写的驱动。

1.1 IIC总线驱动

首先来看一下 I2C 总线，在讲 platform 的时候就说过，platform 是虚拟出来的一条总线，目的是为了实现总线、设备、驱动框架。对于 I2C 而言，不需要虚拟出一条总线，直接使用 I2C总线即可。I2C 总线驱动重点是 I2C 适配器(也就是 SOC 的 I2C 接口控制器)驱动，这里要用到两个重要的数据结构：i2c_adapter 和 i2c_algorithm，Linux 内核将 SOC 的 I2C 适配器(控制器)抽象成 i2c_adapter，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;
};

i2c_algorithm 类型的指针变量 algo，对于一个 I2C 适配器，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 适配器与 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)：
综上所述，I2C 总线驱动，或者说 I2C 适配器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。完成以后通过 i2c_add_numbered_adapter或 i2c_add_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

1.2 IIC设备驱动

I2C 设备驱动重点关注两个数据结构：i2c_client 和 i2c_driver，根据总线、设备和驱动模型，I2C 总线上一小节已经讲了。还剩下设备和驱动，i2c_client 就是描述设备信息的，i2c_driver 描述驱动内容，类似于 platform_driver。

i2c_client 结构体

i2c_client 结构体定义在 include/linux/i2c.h 文件中，内容如下:

i2c_driver 结构体

i2c_driver 类似 platform_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;

	int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *) __deprecated;
	
	/* Standard driver model interfaces */
	// 当 I2C 设备和驱动匹配成功以后 probe 函数就会执行
	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 *);
	
	void (*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data);
	
	int (*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd,
	 *arg);
	
	//device_driver 驱动结构体，如果使用设备树的话，需要设置 device_driver 的of_match_table 成员变量，也就是驱动的兼容(compatible)属性。
	struct device_driver driver;
	//id_table 是传统的、未使用设备树的设备匹配 ID 表
	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;
};

i2c_driver 的注册示例代码如下：

static int xxx_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
	//函数具体程序
	return 0;
}
/* i2c 驱动的 remove 函数 */
static int xxx_remove(struct i2c_client *client)
{
/* 函数具体程序 */
	return 0;
}

/* 传统匹配方式 ID 列表 */
static const struct i2c_device_id xxx_id[] = {
	{"xxx", 0}, 
	{}
};

/* 设备树匹配列表 */
static const struct of_device_id xxx_of_match[] = {
	{ .compatible = "xxx" },
	{ /* Sentinel */ }
};

/* i2c 驱动结构体 */
static struct i2c_driver xxx_driver = {
	.probe = xxx_probe,
	.remove = xxx_remove,
	.driver = {
		.owner = THIS_MODULE,
		.name = "xxx",
		.of_match_table = xxx_of_match,
	},
	.id_table = xxx_id,
};

/* 驱动入口函数 */
static int __init xxx_init(void)
{
	int ret = 0;

	ret = i2c_add_driver(&xxx_driver);
	return ret;
}

/* 驱动出口函数 */
static void __exit xxx_exit(void)
{
	i2c_del_driver(&xxx_driver);
}

module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);