Linux ARM平台开发系列讲解（IIC） 2.7.1 IIC总线驱动框架分析

1. 概述

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。

2. IIC总线驱动

相比platform总线而言，I2C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; /* the algorithm to access the bus */
	void *algo_data;

	/* data fields that are valid for all devices	*/
	const struct i2c_lock_operations *lock_ops;
	struct rt_mutex bus_lock;
	struct rt_mutex mux_lock;

	int timeout;			/* in jiffies */
	int retries;
	struct device dev;		/* the adapter device */
	unsigned long locked_flags;	/* owned by the I2C core */
#define I2C_ALF_IS_SUSPENDED		0
#define I2C_ALF_SUSPEND_REPORTED	1

	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;

	struct irq_domain *host_notify_domain;
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

2. IIC总线驱动中的读写算法

在struct i2c_adapter结构体中，有一个IIC总线访问算法，该算法的作用是用于提供IIC总线对外读写的API，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：

struct i2c_algorithm {
	/*
	 * If an adapter algorithm can't do I2C-level access, set master_xfer
	 * to NULL. If an adapter algorithm can do SMBus access, set
	 * smbus_xfer. If set to NULL, the SMBus protocol is simulated
	 * using common I2C messages.
	 *
	 * master_xfer should return the number of messages successfully
	 * processed, or a negative value on error
	 */
	int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs,
			   int num);
	int (*master_xfer_atomic)(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);
	int (*smbus_xfer_atomic)(struct i2c_adapter *adap, u16 addr,
				 unsigned short flags, char read_write,
				 u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data);

	/* To determine what the adapter supports */
	u32 (*functionality)(struct i2c_adapter *adap);

#if IS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)
	int (*reg_slave)(struct i2c_client *client);
	int (*unreg_slave)(struct i2c_client *client);
#endif
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

• 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。

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：

int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap)
1
2

这两个函数的区别在于 i2c_add_adapter 使用动态的总线号，而 i2c_add_numbered_adapter
使用静态总线号。函数参数和返回值含义如下：

• adapter 或 adap：要添加到 Linux 内核中的 i2c_adapter，也就是 I2C 适配器。
• 返回值：0，成功；负值，失败。

如果要删除 I2C 适配器的话使用 i2c_del_adapter 函数即可，函数原型如下：

void i2c_del_adapter(struct i2c_adapter * adap)
1

函数参数和返回值含义如下：

• adap：要删除的 I2C 适配器。
• 返回值：无。

返回总目录