一、Linux I2C 驱动框架简介

Linux 内核将 I2C 驱动分为两部分：

• **I2C 总线驱动：**SOC 的I2C 控制器驱动，也叫做I2C 适配器驱动。一旦编写完成就不再需要再做修改，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。
• **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。

二、I2C 总线驱动

总线驱动用到两个重要的数据结构：

• i2c_adapter
• i2c_algorithm

2.1 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; /* the algorithm to access the bus */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;
};

2.2 i2c_algorithm

i2c_algorithm 就是I2C 适配器与I2C 设备进行通信的方法。

结构体定义如下：

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 *);
};

• 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。
• smbus_xfer : 就是 SMBUS 总线的传输函数。

2.3 I2C 适配器驱动编写步骤

• 初始化 i2c_adapter 结构体变量。

• 设置i2c_algorithm 中的master_xfer 函数 。

• 向系统注册设置好的i2c_adapter 。注册函数原型如下：

  int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter* adapter)
  int i2c_add_numberred_adapter(struct i2c_adapter* adap)
  

  这两个函数的区别在于i2c_add_adapter 使用动态总线号，而i2c_add_numbered_adapter 使用静态总线号。

• 删除I2C 适配器

  void i2c_del_adapter(struct i2c_adapter* adap)
  

一般SOC 的I2C 总线驱动都是由半导体厂商编写的，我们只需要专注于I2C 设备驱动即可。

三、I2C 设备驱动

I2C 设备驱动重点关注两个数据结构体：

• i2c_client
• i2c_driver

根据总线、设备、和驱动模型，i2c_client 就是描述设备信息的，i2c_driver 描述设备驱动，类似于platform_driver 。

3.1 i2c_client 结构体

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

struct i2c_client
{unsigned short flags;       /* div., see below      */unsigned short addr;        /* chip address - NOTE: 7bit addresses are stored in the  _LOWER_ 7 bits        */char name[I2C_NAME_SIZE];struct i2c_adapter *adapter;    /* the adapter we sit on    */struct device dev;      /* the device structure     */int irq;            /* irq issued by device     */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 。

3.2 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。

struct i2c_driver
{unsigned int class;int ( *attach_adapter )( struct i2c_adapter * ) __deprecated;int ( *probe )( struct i2c_client *, const struct i2c_device_id * );int ( *remove )( struct i2c_client * );void ( *shutdown )( struct i2c_client * );void ( *alert )( struct i2c_client *, unsigned int data );int ( *command )( struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void *arg );struct device_driver driver;const struct i2c_device_id *id_table;int ( *detect )( struct i2c_client *, struct i2c_board_info * );const unsigned short *address_list;struct list_head clients;
};

• probe : 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。
• 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。

对于我们 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 。

注册i2c_driver

#define i2c_add_driver (driver) \ i2c_register_driver(THIS_MODULE,driver)

注销 I2C 设备驱动

void i2c_del_driver( struct i2c_driver * driver)

3.3 I2C 设备和驱动匹配过程

I2C 设备和驱动的匹配过程是由I2C 核心来完成的， driver/i2c/i2c-core.c 就是I2C 的核心部分，I2C 核心提供了一些与具体硬件无关的API 函数，比如前面讲过的：

i2c_adapter 注册、注销函数

int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter* adapter)
int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter* adap)
void i2c_del_adapter(struct i2c_adapter* adap)

i2c_driver 注册、注销函数

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

匹配过程

设备和驱动的匹配过程，具体是由 I2C 总线完成，I2C 总线的数据结构为 i2c_bus_type , 定义在 driver/i2c/i2c-core.c 文件，i2c_bus_type 内容如下：

struct bus_type i2c_bus_type = {.name		= "i2c",.match		= i2c_device_match,.probe		= i2c_device_probe,.remove		= i2c_device_remove,.shutdown	= i2c_device_shutdown,
};

.match 就是I2C 总线的设备和驱动匹配函数，在这里就是i2c_device_match 这个函数。