I2C子系统驱动框架： 应用程序层（app层） ——————————————————————————————————– i2c driver层： 从设备驱动层（TS Sensor等） 1. 需要和应用层交互（fops cdev） 2. 封装数据，但是不知道数据如何写入到硬件，需要调用adapter层的相关函数去写 ——————————————————————————————————– i2c core：维护i2c bus， 包括i2c driver和i2c client链表 1. 实现i2c client和i2c driver的匹配 ——————————————————————————————————– i2c adapter层： i2c控制器层，初始化i2c控制器，实现i2c时序 1. 将数据写入或读取从设备 2. 不知道具体数据(i2c driver提供的数据)是什么，但知道具体如何操作（读/写）从设备 这一层是具体的厂商实现的，比如三星：driver/i2c/busser/i2c-s3c2410.c
框架中，i2c core是由Linux内核实现的（i2c-core.c）,i2c adapter是由具体的芯片厂商实现的，比如三星的芯片adapter实现都在driver/i2c/busser/i2c-s3c2410.c。所以这连个部分需要编译到uImage中（make menuconfig -> device driver -> <*> i2c support -> i2c hardware Bus support -> S3C2410 I2C driver）。 如果在/sys/bus/i2c/devices/i2c-0/1/2 表示有i2c-adapter 存在
在总结的时候看到有其他博友整理的框图非常好，我就借过来给大家分享！
从i2c驱动架构图中可以看出，linux内核对i2c架构抽象了一个叫核心层core的中间件，它分离了设备驱动device driver和硬件控制的实现细节（如操作i2c的寄存器），core层不但为上面的设备驱动提供封装后的内核注册函数，而且还为下面的硬件事件提供注册接口（也就是i2c总线注册接口i2c_add_register），可以说core层起到了承上启下的作用。
相关的重要结构体和函数： 1. i2c_client 每一个i2c从设备都需要用一个i2c_client结构体来描述，i2c_client对应真实的i2c物理设备device，但是i2c_client不是我们自己写程序去创建的，而是通过以下常用的方式自动创建的(这个地方不做详细说明，以介绍总体框架为主)： platform创建： 1. 注册i2c_board_info 2. 获取对应的adapter，然后i2c_new_device devicetree创建： 3. 通过设备树的一个节点去描述一个从设备，设备树在解析的时候会自动创建client
struct i2c_client {
unsigned short flags; //标志位 （读写）
unsigned short addr; //7位的设备地址（低7位）
char name[I2C_NAME_SIZE]; //设备的名字，用来和i2c_driver匹配
struct i2c_adapter *adapter; //依附的适配器(adapter),适配器指明所属的总线（i2c0/1/2_bus）
struct device dev; //继承的设备结构体
int irq; //设备申请的中断号
struct list_head detected; //已经被发现的设备链表
};- 1
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2. i2c_driver driver是指向从设备的驱动程序，由我们自己去实现并通过i2c_add_register注册到i2c的bus中，和i2c clinet进行匹配，匹配成功则调用probe函数。
struct i2c_driver {
int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *); //设备匹配成功调用的函数
int (*remove)(struct i2c_client *); //设备移除之后调用的函数
struct device_driver driver; //设备驱动结构体
const struct i2c_device_id *id_table; //设备的ID表，匹配用platform创建的client
};- 1
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3. i2c_adapter i2c总线适配器其实就是一个i2c总线控制器，本质上是一个物理设备，主要用来完成i2c总线控制器相关的数据通信 由芯片厂商去实现的。
struct i2c_adapter {
struct module *owner;
unsigned int class; //允许匹配的设备的类型
const struct i2c_algorithm *algo; //指向适配器的驱动程序，实现发送数据的算法
struct device dev; //指向适配器的设备结构体
char name[48]; //适配器的名字
};- 1
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4. i2c_algorithm i2c算法，适配器对应的驱动程序，每一个适配器对应一个驱动程序，用来描述适配器和设备之间的通信方法 由芯片厂商去实现的。
struct i2c_algorithm {
//传输函数指针，指向实现IIC总线通信协议的函数
int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num);
};- 1
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5. i2c_msg 把要发送的数据封装成msg结构体(比如16个字节进行拆分)
struct i2c_msg {
__u16 addr; /* slave address */
__u16 flags; /* 1 - 读 0 - 写 */
__u16 len; /* msg length */
__u8 *buf; /* 要发送的数据 */
};- 1
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6. i2c_add_register 注册一个i2c_driver结构体，通过name或者id_tables或者of_match_table去匹配一个i2c_client,如果匹配成功，则会调用i2c_driver结构体里面的probe函数，并将对应的i2c_client结构体传过来。 #define i2c_add_driver(driver) i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver) int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)
7. i2c_transfer 负责通过对应的i2c总线对依附于这个adapter的从机设备（i2c_client）进行读写数据（双向的）。其中要读写的数据要封装成为一个i2c_msg结构体，根据msg的flags标志位是0还是1来决定是读还是写。其实i2c_transfer是对master_xfer的封装。
/**
* i2c_transfer - execute a single or combined I2C message
* @adap: Handle to I2C bus
* @msgs: One or more messages to execute before STOP is issued to
* terminate the operation; each message begins with a START.
* @num: Number of messages to be executed.
*
* Returns negative errno, else the number of messages executed.
*
* Note that there is no requirement that each message be sent to
* the same slave address, although that is the most common model.
*/
int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
eg.
/* i2c_msg指明要操作的从机地址，方向，缓冲区 */
struct i2c_msg msg[] = {
{client->addr, 0, 1, &txbuf}, //0表示写，向往从机写要操作的寄存器的地址
{client->addr, 1, 1, &rxbuf}, //读数据
};
/* 通过i2c_transfer函数操作msg */
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2); //执行2条msg
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这几个重要结构体之间的关系： a – i2c_adapter与i2c_algorithm i2c_adapter对应与物理上的一个适配器，而i2c_algorithm对应一套通信方法，一个i2c适配器需要i2c_algorithm中提供的（i2c_algorithm中的又是更下层与硬件相关的代码提供）通信函数来控制适配器上产生特定的访问周期。缺少i2c_algorithm的i2c_adapter什么也做不了，因此i2c_adapter中包含其使用i2c_algorithm的指针。 i2c_algorithm中的关键函数master_xfer()用于产生i2c访问周期需要的start、stop、ack信号，以i2c_msg为单位发送和接收通信数据。 i2c_msg也非常关键，调用驱动中的发送接收函数需要填充该结构体
b –i2c_driver和i2c_client i2c_driver对应一套驱动方法 i2c_client对应真实的i2c物理设备device，每个i2c设备都需要一个i2c_client来描述 i2c_driver与i2c_client的关系是一对多。一个i2c_driver上可以支持多个同等类型的i2c_client.
c – i2c_adapter和i2c_client i2c_adapter和i2c_client的关系与i2c硬件体系中适配器和设备的关系一致，即i2c_client依附于i2c_adapter,由于一个适配器上可以连接多个i2c设备，所以i2c_adapter中包含依附于它的i2c_client的链表
下面给出一个i2c子系统实例代码（用设备树实现）： 主机 - 三星的某款cpu 从机 - mpu6050三轴加速度传感器
设备树描述： 当设备树被内核解析后会生成一个依附于i2c-0这个adapter的i2c_client
@i2c-0 {//表示这个i2c_client所依附的adapter是i2c-0
//对应i2c_client的name = "invensense,mpu6050"
compatible = "invensense,mpu6050";
//对应i2c_client的addr = 0x69 -- 从机设备的地址
reg = <0x69>;
//对应i2c_client的irq
interrupts = <70>;
};
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driver代码：
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include "mpu6050.h"
MODULE_LICENSE("GPL");
#define SMPLRT_DIV 0x19
#define CONFIG 0x1A
#define GYRO_CONFIG 0x1B
#define ACCEL_CONFIG 0x1C
#define TEMP_OUT_H 0x41
#define TEMP_OUT_L 0x42
#define PWR_MGMT_1 0x6B
int MAJOR = 255;
int MINOR = 0;
struct mpu6050_device {
struct cdev cdev;
dev_t devno;
struct i2c_client * client;
}mpu6050_dev;
/* 读取mpu6050中一个字节的数据,将读取的数据的地址返回 */
static int mpu6050_read_byte(struct i2c_client * client, unsigned char reg_add)
{
int ret;
/* 要读取的那个寄存器的地址 */
char txbuf = reg_add;
/* 用来接收读到的数据 */
char rxbuf[1];
/* i2c_msg指明要操作的从机地址，方向，缓冲区 */
struct i2c_msg msg[] = {
{client->addr, 0, 1, &txbuf}, //0表示写，向往从机写要操作的寄存器的地址
{client->addr, I2C_M_RD, 1, rxbuf}, //读数据
};
/* 通过i2c_transfer函数操作msg */
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2); //执行2条msg
if (ret < 0)
{
printk("i2c_transfer read err
");
return -1;
}
return rxbuf[0];
}
static int mpu6050_write_byte(struct i2c_client * client, unsigned char reg_addr, unsigned char data)
{
int ret;
/* 要写的那个寄存器的地址和要写的数据 */
char txbuf[] = {reg_addr, data};
/* 1个msg，写两次 */
struct i2c_msg msg[] = {
{client->addr, 0, 2, txbuf}
};
ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 1);
if (ret < 0)
{
printk("i2c_transfer write err
");
return -1;
}
return 0;
}
static int mpu6050_open(struct inode * inodep, struct file * filep)
{
printk("%s called
", __func__);
mpu6050_write_byte(mpu6050_dev.client, PWR_MGMT_1, 0x00);
mpu6050_write_byte(mpu6050_dev.client, SMPLRT_DIV, 0x07);
mpu6050_write_byte(mpu6050_dev.client, CONFIG, 0x06);
mpu6050_write_byte(mpu6050_dev.client, GYRO_CONFIG, 0xF8);
mpu6050_write_byte(mpu6050_dev.client, ACCEL_CONFIG, 0x19);
return 0;
}
static int mpu6050_release(struct inode * inodep, struct file * filep)
{
printk("%s called
", __func__);
return 0;
}
void get_temp(union mpu6050_data * data)
{
data->temp = mpu6050_read_byte(mpu6050_dev.client, TEMP_OUT_L);
data->temp |= mpu6050_read_byte(mpu6050_dev.client, TEMP_OUT_H) << 8;
}
static long mpu6050_ioctl(struct file * filep, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
union mpu6050_data data;
switch (cmd)
{
case GET_TEMP:
get_temp(&data);
break;
default:
break;
}
if (copy_to_user((unsigned int *)arg, &data, sizeof(data)))
return -1;
return 0;
}
struct file_operations mpu6050_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = mpu6050_open,
.release = mpu6050_release,
.unlocked_ioctl = mpu6050_ioctl,
};
/* 匹配函数,设备树中的mpu6050结点对应转换为一个client结构体 */
static int mpu6050_probe(struct i2c_client * client, const struct i2c_device_id * id)
{
int ret;
printk("mpu6050 match ok!
");
mpu6050_dev.client = client;
/* 注册设备号 */
mpu6050_dev.devno = MKDEV(MAJOR, MINOR);
ret = register_chrdev_region(mpu6050_dev.devno, 1, "mpu6050");
if (ret < 0)
goto err1;
cdev_init(&mpu6050_dev.cdev, &mpu6050_fops);
mpu6050_dev.cdev.owner = THIS_MODULE;
ret = cdev_add(&mpu6050_dev.cdev, mpu6050_dev.devno, 1);
if (ret < 0)
goto err2;
return 0;
err2:
unregister_chrdev_region(mpu6050_dev.devno, 1);
err1:
return -1;
}
static int mpu6050_remove(struct i2c_client * client)
{
printk("mpu6050 removed!
");
cdev_del(&mpu6050_dev.cdev);
unregister_chrdev_region(mpu6050_dev.devno, 1);
return 0;
}
/* 用来匹配mpu6050的设备树 */
static struct of_device_id mpu6050_of_match[] = {
{.compatible = "invensense,mpu6050"},
{},
};
struct i2c_driver mpu6050_driver = {
.driver = {
.name = "mpu6050",
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = of_match_ptr(mpu6050_of_match),
},
.probe = mpu6050_probe,
.remove = mpu6050_remove,
};
static int mpu6050_init(void)
{
printk("%s called
", __func__);
i2c_add_driver(&mpu6050_driver);
return 0;
}
static void mpu6050_exit(void)
{
printk("%s called
", __func__);
i2c_del_driver(&mpu6050_driver);
return ;
}
module_init(mpu6050_init);
module_exit(mpu6050_exit);
http://blog.csdn.net/hanp_linux/article/details/72832158