Linux驱动开发 --- IIC总线

(A) IIC总线 协议层面以及寄存器

两线式串行总线（SCL|SDA）。IIC设备通过这两条总线连接到处理器的IIC总线控制器上。

A.1 信号类型

开始信号：SCL高电平时SDA由高电平向低电平跳变
结束信号：SCL高电平时SDA由低电平向高电平跳变
响应信号：从机主接收到到 8 位数据后，在第 9 个时钟周期，拉低 SDA电平，表示已经收到数据。这个信号称为应答信号。

A.2 主机与从机

发送命令的设备为主机，一般是IIC控制器。
接收命令并响应的设备是从机

A.3 数据传输流程

主机通过数据线 SDA 向从机发送数据。当总线空闲时，SDA 和 SCL 信号都处于高电
平。主机向从机发送数据的过程如下。
（1）当主机检测到总线空闲时，主机发出开始信号 S。
（2）主机发出 8 位数据。这 8 位数据的前 7 位表示从机地址，第 8 位表示数据的传输方向。这时，第 8 位为 0，表示向从机发送数据。
（3）被选中的从机发出响应信号 ACK。
（4）从机传输一系列的字节和响应位。
（5）主机接受这些数据，并发出结束信号 P，完成本次数据传输

A.4 IIC设备的硬件原理

IICCON 寄存器用于控制是否发出 ACK 信号、是否开启 IIC 中断等
IICSTAT 寄存器 包括了对工作模式的控制，忙状态位/S信号和P信号，读取总裁状态，禁止/使能发送和接收功能等。
IICADD 寄存器用来表示挂接到总线上的从机地址，该寄存器用到位[7:1]表示从机地
址。IICADD 寄存器在串行输出使能位 IICSTAT[4]为 0 时，才可以写入；在任何时间都可
以读出。
IICDS 寄存器 IIC 控制器将要发送或者接收到的数据保存在 IICDS 寄存器的位[7:0]中。IICDS 寄存
器在串行输出使能位 IICSTAT[4]为 1 时，才可以写入；在任何时间都可以读出。

(B) IIC总线 设备驱动程序的结构以及编程方法

IIC设备驱动可以分为总线层和设备层
总线层：i2c_algorithm 和 i2c_adapter，包括对CPU中的IIC总线控制器和控制总线通信的方法
设备层：i2c_driver 和 2c_client ，关系到实际的IIC设备

B.1 IIC设备（i2c_client）

IIC设备就是挂载在由SCL和SDA组成的总线上的所有设备。程序中由一个i2c_client结构体来描述：

B.1.1 设备地址概念

i2c_client中有个addr成员，用它来表示IIC设备的地址，他是个unsigned short类型的变量，只用到了8位
其实际组成为：

R/W:=0写入，=1读取
器件类型由半导体公司生产时固化
自定义地址：这是由用户自己设置的，通常的作法如 EEPROM 这些器件是由外部 I 芯片的 3 个引脚所组合电平决定的。自定义的地址码只能表示8个地址，所以同一IIC总线上同一型号的芯片最多只能挂载8个。
AT24C08 的自定义地址码如图所示，A0、A1 和 A2接低电平，所以自定义地址码为 0。

B.2 IIC驱动 i2c_driver

每一个IIC设备都应该对应一个驱动

B.3 IIC设备和IIC驱动的关系

IIC Client结构体由list成员链接起来，链在同一个链表上，表示挂接到同一条总线上的所有IIC设备，最后统一链接到Drvier 结构体上的clients成员上，该成员也是list_head类型。（绿色线条部分）
IIC Client结构体使用driver成员指向对应的IIC Driver上，图中Client A和B指向Driver A，表示这俩设备可以使用驱动A，Client C指向了Driver B。（红色线条部分）

B.4 IIC 总线适配器(i2c_adapter)

总线适配器其实也就是总线的控制器，实际的总线上连接了若干个IIC设备。
IIC总线适配器本质上是一个物理设备，主要就是控制IIC总线控制器的数据通信。

i2c_algorithme类型的algo下面即将介绍

B.5 IIC 总线驱动程序（i2c_algorithm）

每一个适配器对应一个驱动程序，i2c_algorithm algo* 是总线访问算法，i2c_adapter结构体内部有一个，会指向一个访问算法结构体。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。

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。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
functionality () 函数，主要用来确定适配器支持哪些传输类型

(AB) 总线层和设备层的关系

整个架构：