- SCL：时钟线，数据收发同步
- SDA：数据线，具体数据
支持一主多从，一个主机可以和多个从机通信，各设备地址独立，主机通过设备地址来区分从机。
标准模式传输速率为100kbit/s，快速模式为400kbit/s
eeprom
触摸芯片
温湿度传感器
mpu6050（姿态传感器）
等等
-
引入设备树后，与平台总线相配合。对于设备树中的设备结点，会被解析成为平台总线中的平台设备。
i2c外面再包装一层平台总线，如此来使用设备树方式。
在设备树结点转化成平台设备后，再进一步转换成为i2c设备（然后注册到i2c总线上）。
若i2c设备和i2c驱动能成功配对，那么在i2c总显得probe函数里面创建字符设备驱动，然后给字符设备驱动设置一个字符设备 *** 作接口fops，在fops中有一个i2c核心函数（用于控制i2c设备函数）。
i2c适配器就是i2c控制器，大部分场合使用芯片自带的i2c适配器即可。
一个芯片内部可能有多个i2c控制器，每个适配器的配置不同，每个适配器都被抽象成一个独立的结构体。
i2c适配器结构体中的Algorithm含有多个硬件 *** 作的函数指针 -
I2C核心
提供I2C总线驱动和设备驱动的注册方法、注销方法、I2C通信硬件无关代码 -
I2C 总线驱动
主要包含I2C硬件体系结构中适配器(iic控制器)的控制，用于I2C 读写时序
主要数据结构：I2C_adapter、i2c_algorithm -
I2C设备驱动
通过I2C适配器与CPU交换数据
主要数据结构：i2c_driver和i2c_client
抽象为/表示一个i2c控制器
include/linux/i2c.h
struct i2c_adapter
{
struct module *owner;
unsigned int class;
const struct i2c_algorithm *algo;
void *algo_data;
...
};
-
对应一个IIC控制器
-
相关API
-
int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
注册一个i2c_adapter ，系统分配编号
-
int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
注册一个i2c_adapter ，自己指定编号
-
void i2c_del_adapter(struct i2c_adapter * adap)
注销一个i2c_adapter
-
include/linux/i2c.h
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);
u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);
#if IS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)
int (*reg_slave)(struct i2c_client *client);
int (*unreg_slave)(struct i2c_client *client);
#endif
};
-
对应一套具体的通信方法
-
master_xfer：产生I2C通信时序，nxp官方已经写好了
include/linux/i2c.h
用来表示一个i2c设备
linux kernel会根据设备树自动生成此结构体，然后注册到i2c总线
struct i2c_client
{
unsigned short flags;
// i2c 设备地址
unsigned short addr;
// i2c 设备名字
char name[I2C_NAME_SIZE];
struct i2c_adapter *adapter;
// 继承一个
struct device dev;
int init_irq;
int irq;
struct list_head detected;
#if IS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)
i2c_slave_cb_t slave_cb;
#endif
};
- addr：i2c设备地址
include/linux/i2c.h
表示i2c驱动，一个i2c驱动可以供多个i2c设备使用
此结构体需要我们自己构建
struct i2c_driver
{
unsigned int class;
// 设备驱动匹配后，会执行此回调函数
int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *);
int (*remove)(struct i2c_client *);
...
struct device_driver driver;
// 没有设备树的时候，此成员用于
const struct i2c_device_id *id_table;
...
}
-
id_table：i2c总线传统匹配方式
-
probe：i2c设备和i2c驱动匹配后，回调该函数指针
-
相关API
-
int i2c_add_driver (struct i2c_driver *driver)
注册一个i2c_driver到i2c总线
-
void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver)
注销一个i2c_driver
-
系统上电后，i2c总线会被注册。
drivers/i2c/i2c-core-base.c
static int __init i2c_init(void)
{
int retval;
...
retval = bus_register(&i2c_bus_type);
if (retval)
return retval;
is_registered = true;
...
retval = i2c_add_driver(&dummy_driver);
if (retval)
goto class_err;
if (IS_ENABLED(CONFIG_OF_DYNAMIC))
WARN_ON(of_reconfig_notifier_register(&i2c_of_notifier));
if (IS_ENABLED(CONFIG_ACPI))
WARN_ON(acpi_reconfig_notifier_register(&i2c_acpi_notifier));
return 0;
...
}
i2c总线定义
struct bus_type i2c_bus_type = {
.name = "i2c",
.match = i2c_device_match,
.probe = i2c_device_probe,
.remove = i2c_device_remove,
.shutdown = i2c_device_shutdown,
};
i2c设备和i2c驱动匹配规则
static int i2c_device_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
struct i2c_client *client = i2c_verify_client(dev);
struct i2c_driver *driver;
// 设备树匹配，现在常用
if (i2c_of_match_device(drv->of_match_table, client))
return 1;
if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
return 1;
driver = to_i2c_driver(drv);
// 传统匹配方式，现在很少用
if (i2c_match_id(driver->id_table, client))
return 1;
return 0;
}
-
of_driver_match_device：设备树匹配方式
- 比较 I2C 设备节点的 compatible 属性和 of_device_id 中的 compatible 属性
-
acpi_driver_match_device ： ACPI 匹配方式
-
i2c_match_id：i2c总线传统匹配方式
- 比较 I2C设备名字和 i2c驱动的id_table->name 字段是否相等
i2c总线驱动作为一个平台设备驱动，设备树文件中的i2c控制器节点作为平台设备，二者通过平台总线来配对。
arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi
i2c1: i2c@21a0000
{
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
// 匹配哪个i2c驱动：i2c-imx.c
compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";
// i2c控制器的寄存器组
reg = <0x21a0000 0x4000>;
interrupts = ;
clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;
status = "disabled";
};
i2c_imx_probe()函数
drivers/i2c/busses/i2c-imx.c
// 完成i2c适配器的注册
static int i2c_imx_probe(struct platform_device *pdev)
{
const struct of_device_id *of_id = of_match_device(i2c_imx_dt_ids,
&pdev->dev);
struct imx_i2c_struct *i2c_imx;
struct resource *res;
struct imxi2c_platform_data *pdata = dev_get_platdata(&pdev->dev);
void __iomem *base;
int irq, ret;
dma_addr_t phy_addr;
...
// 获取设备树中的寄存器地址信息（起始地址、范围），保存到res结构体
res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
// 映射到虚拟地址
base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
// 物理地址
phy_addr = (dma_addr_t)res->start;
i2c_imx = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*i2c_imx), GFP_KERNEL);
...
// 此成员记录硬件 *** 作相关的代码，产生时序
i2c_imx->adapter.algo = &i2c_imx_algo;
...
// 要 *** 作的寄存器的虚拟地址
i2c_imx->base = base;
...
// 向内核注册adapter适配器
ret = i2c_add_numbered_adapter(&i2c_imx->adapter);
...
}
i2c_imx_algo结构体变量
drivers/i2c/busses/i2c-imx.c
static const struct i2c_algorithm i2c_imx_algo =
{
// 重要，产生i2c时序，进行数据收发
.master_xfer = i2c_imx_xfer,
// 查询i2c协议通信类型
.functionality = i2c_imx_func,
};
- i2c_imx_xfer：iic通信函数
- i2c_imx_func：查询iic通信协议类型
drivers/i2c/busses/i2c-imx.c
static u32 i2c_imx_func(struct i2c_adapter *adapter)
{
// 每一个宏代表一个具体的i2c通信协议
return I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_SMBUS_EMUL
| I2C_FUNC_SMBUS_READ_BLOCK_DATA;
}
i2c_imx_xfer()函数
drivers/i2c/busses/i2c-imx.c
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;
bool enable_runtime_pm = false;
struct imx_i2c_struct *i2c_imx = i2c_get_adapdata(adapter);
...
// 让i2c控制器发出一个i2c启动信号
result = i2c_imx_start(i2c_imx);
...
// 数据的收发在for循环里面，每个for循环发送或接收一个字节
for (i = 0; i < num; i++) {
if (i == num - 1)
is_lastmsg = true;
if (i) {
dev_dbg(&i2c_imx->adapter.dev,
"<%s> repeated startn", __func__);
temp = imx_i2c_read_reg(i2c_imx, IMX_I2C_I2CR);
temp |= I2CR_RSTA;
imx_i2c_write_reg(temp, i2c_imx, IMX_I2C_I2CR);
// 判断i2c总线是否处于忙碌状态
result = i2c_imx_bus_busy(i2c_imx, 1);
if (result)
goto fail0;
}
...
// 判断是要读数据还是写数据
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:
i2c_imx_stop(i2c_imx);
...
}
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