Linux系统上快速上手I2C开发————新手入门指南

一、硬件与内核准备

1. ​硬件连接
   确保I2C设备正确连接到开发板的I2C总线接口（通常标注为SCL时钟线和SDA数据线）。检查电压匹配（一般为3.3V或5V），并确认设备地址（如0x50）。

2. ​启用内核支持
   在Linux内核配置中启用I2C子系统：

   make menuconfig

   选择以下选项：

   • ​Device Drivers → I2C support → I2C Hardware Bus support​（选择对应平台的I2C控制器）
   • ​I2C device interface​（启用用户空间访问接口/dev/i2c-*）

---

​二、设备树配置（DTS）​

在设备树文件（如*.dts）中定义I2C控制器和从设备：

i2c@fdd40000 {
    compatible = "rockchip,rk3399-i2c";  // 匹配驱动名称
    reg = <0x00 0xfdd40000 0x00 0x1000>;  // 寄存器地址范围
    clocks = <&cru 7>, <&cru 0x2d>;       // 时钟源
    #address-cells = <1>;                  // 从设备地址长度
    #size-cells = <0>;                     // 无地址空间大小

    // 定义从设备（例如触摸芯片）
    ilitek@41 {
        compatible = "ilitek,ili2511";    // 设备驱动匹配名
        reg = <0x41>;                     // 设备I2C地址
    };
};

修改后需重新编译设备树并烧录到开发板。

---

​三、用户空间快速测试

1. ​安装i2c-tools工具

   sudo apt-get install i2c-tools

2. ​扫描I2C总线

   sudo i2cdetect -y 0  # 扫描总线0上的设备地址

   输出示例：

     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
   00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
   10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
   20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
   30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
   40: -- -- -- -- -- -- -- 47 -- -- -- -- -- -- -- --
   50: 50 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --

   此处0x50表示检测到一个设备。

3. ​读写寄存器

   • ​写入寄存器​（例如向地址0x50的寄存器0x01写入0xAA）：

     sudo i2cset -y 0 0x50 0x01 0xAA

   • ​读取寄存器：

     sudo i2cget -y 0 0x50 0x01

---

​四、编写用户态C程序

使用系统调用直接操作I2C设备：

#include <linux/i2c-dev.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("/dev/i2c-0", O_RDWR);  // 打开I2C总线设备
    ioctl(fd, I2C_SLAVE, 0x50);          // 设置从机地址

    // 写入寄存器地址0x01
    uint8_t reg_addr = 0x01;
    write(fd, &reg_addr, 1);

    // 读取数据
    uint8_t data;
    read(fd, &data, 1);
    printf("读取值: 0x%02X\n", data);

    close(fd);
    return 0;
}

编译命令：

gcc i2c_example.c -o i2c_example

---

​五、内核驱动开发（示例）​

1. ​注册驱动
   在驱动代码中定义设备匹配表：

   static const struct i2c_device_id ilitek_id[] = {
       { "ilitek,ili2511", 0 },
       { }
   };
   MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, ilitek_id);
   
   static struct i2c_driver ilitek_driver = {
       .probe    = ilitek_probe,    // 设备探测函数
       .remove   = ilitek_remove,   // 设备移除函数
       .id_table = ilitek_id,       // 设备匹配表
       .driver   = {
           .name = "ilitek_i2c",
       },
   };

2. ​实现数据传输
   在probe函数中初始化设备并注册字符设备：

   static int ilitek_probe(struct i2c_client *client) {
       // 初始化设备（例如配置触摸芯片）
       i2c_smbus_write_byte_data(client, 0x01, 0x00);  // 复位寄存器
       return 0;
   }

---

​六、调试技巧

1. ​查看内核日志

   dmesg | grep i2c  # 检查驱动加载和设备识别情况

2. ​信号检查
   使用示波器观察SCL/SDA波形，确认起始信号、地址位和数据时序是否符合I2C协议。

3. ​常见问题

   • ​设备无响应：检查地址是否正确、电源是否稳定。
   • ​数据错误：尝试降低时钟频率（通过i2cset调整总线速度）。

---

​七、进阶学习方向

1. ​多设备管理：在设备树中定义多个从机节点。
2. ​中断处理：在驱动中实现IRQ处理函数。
3. ​电源管理：实现suspend/resume回调以支持休眠唤醒。