linux内核中的I2C

0、说明

        介绍I2C基本协议，以及在linux内核中I2C驱动程序框架。

        I2C驱动基于标准了总线设备驱动模型，因此本文仅示意分析I2C驱动框架，驱动实现细节按照总线设备驱动模型来实现，不做过多分析。

1、I2C基础

        只有两脚

• SCK
• SDA

        根据引脚可以推断，一个数据脚为半双工，且数据脚方向为双向。没有片选信号，因此数据通信需要带有地址信息。

开始和结束信号

        时钟为高电平期间，数据线从高变低是开始，从低变高是结束。

数据信号

        时钟为高器件，数据线不允许变化，变化就是开始和结束。时钟为低电平器件，数据bit进行变化传输。

 ACK

        通信完成一个字节后，从设备或者主设备主动将SDA拉低从而产生一个ACK信号给对方，默认情况下被外部上拉置位高电平。

读写时序

 2、内核中的I2C驱动

架构

        遵循总线设备驱动模型。总线驱动在设置config支持i2c后在内核启动阶段被注册。与SPI总线类似，设备树中描述控制器及其下的设备，被转换为控制器及i2c_client设备。并注册不同类型的设备驱动，完成匹配。

        i2c_bus_type(总线)、i2c_adpater（控制器）、i2c_client（设备）、驱动（i2c_driver）

设备树控制器描述

i2c1: i2c@021a0000 {
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    compatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";
    reg = <0x021a0000 0x4000>;
    interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;
    status = "disabled";
};    
 
&i2c1 {
    clock-frequency = <100000>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;
    status = "okay";
 
    mag3110@0e {
        compatible = "fsl,mag3110";
        reg = <0x0e>;
        position = <2>;
    };
 
    fxls8471@1e {
        compatible = "fsl,fxls8471";
        reg = <0x1e>;
        position = <0>;
        interrupt-parent = <&gpio5>;
        interrupts = <0 8>;
    };
};

总线驱动

 

 控制器驱动

 

 设备驱动

总结

        与SPI驱动类似，I2C完全符合总线设备驱动模型。I2C通信只有2根型号，可产生开始信号，停止信号，数据传输，ACK反馈等。