目录
IIC物理总线
linux设备框架图
i2c_adapter结构体
i2c_algorithm结构体
i2c_client结构体
i2c_driver结构体
I2C总线驱动分析
i2c总线注册：i2c_init
i2c总线定义：i2c_bus_type
i2c设备和i2c驱动匹配规则：i2c_device_match
i2c设备树节点（NXP官方）
i2c_imx_probe()函数
i2c_imx_algo结构体
i2c_imx_func()函数
i2c_imx_xfer()函数
IIC物理总线
SCL：时钟线，数据收发同步
SDA：数据线，具体数据
SCL和SDA都需要接上拉电阻，一般为4.7k。总线空闲时SCL和SDA处于高电平。
支持一主多从，各设备地址独立，标志模式传输速率100kb/s，快速模式传输速率400kb/s。
常见iic设备：eeprom、触摸屏的触摸芯片、mpu6050等。
linux设备框架图
引入设备树后，与平台总线向配合。对于设备树的设备节点，一般会被解析成平台总线的平台设备。
在设备树节点转化成平台设备后，再进一步转换成i2c设备（然后注册到i2c总线上）。
若i2c设备和i2c驱动能成功配对，那么在i2c总线的probe函数里创建字符设备驱动，然后给字符设备驱动设置一个字符设备操作接口fops，在fops中有一个i2c核心函数（用于控制i2c设备函数）。
i2c适配器就是i2c控制器，大部分场合使用芯片自带的i2c适配器即可。一个芯片内部可能有多个i2c控制器，每个适配器的配置不同，每个适配器都被抽象成一个独立的结构体。
i2c适配器结构体的Algorithm含有多个硬件操作的函数指针。
I2C核心：提供I2C总线驱动和设备驱动的注册方法、注销方法、I2C通信硬件无关代码
I2C总线驱动：
主要包含I2C硬件体系结构中适配器（I2C控制器）的控制，用于I2C读写时序
主要数据结构：I2C_adapter、i2c_algorithm
I2C设备驱动：
通过I2C适配器与CPU交换数据
主要数据结构：i2c_driver、i2c_client
i2c_adapter结构体
结构体存放在内核/include/linux/i2c.h文件。
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;...
};//此结构体对应着一个i2c控制器一个系统里可能有多个适配器，一个适配器对应一个编号。
相关API：
int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)：注册一个i2c_adapter，系统分配编号。
int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adapter)：注册一个i2c_adapter，自己指定编号。
void i2c_del_adapter(struct i2c_adapter *adapter)：注销一个i2c_adapter。
i2c_adapter结构体已由NXP官方构建并且注册到了linux系统中。
i2c_algorithm结构体
结构体存放在内核/include/linux/i2c.h文件。
struct i2c_algorithm
{// 最重要，负责产生i2c通信时序，已经由nxp实现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);/* To determine what the adapter supports */u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);#if IS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)int (*reg_slave)(struct i2c_client *client);int (*unreg_slave)(struct i2c_client *client);
#endif
};该结构体的函数指针对应着一套具体的通信方法。
master_xfer所指向的函数：产生I2C通信时序的函数。
i2c_adapter结构体中master_xfer所指向的函数已由NXP官方实现。
i2c_client结构体
结构体存放在内核/include/linux/i2c.h文件。用来表示一个i2c设备。
struct i2c_client
{unsigned short flags; /* div., see below */unsigned short addr; /* chip address - NOTE: 7bit */char name[I2C_NAME_SIZE]; // i2c 设备名字struct i2c_adapter *adapter; /* the adapter we sit on */// 继承一个字符设备驱动struct device dev; /* the device structure */int init_irq; /* irq set at initialization */int irq; /* irq issued by device */struct list_head detected;
#if IS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)i2c_slave_cb_t slave_cb; /* callback for slave mode */
#endif
}; //用来表示一个i2c设备linux内核会根据设备树节点自动生成此结构体，然后注册到i2c总线。
i2c_driver结构体
结构体存放在内核/include/linux/i2c.h文件。表示i2c驱动，一个i2c驱动可以供多个i2c设备使用。
struct i2c_driver
{unsigned int class;/* Standard driver model interfaces */int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *); // 设备驱动匹配后，会执行此回调函数int (*remove)(struct i2c_client *);...struct device_driver driver;const struct i2c_device_id *id_table; // 设备驱动的匹配的传统方式，引入设备树后少用...
}此结构体需要自己构建。
id_table：i2c总线传统匹配方式。
probe：i2c设备和i2c驱动匹配后，回调该函数指针。
相关API：
int i2c_add_driver(struct i2c_driver *driver)：注册一个i2c_driver。
void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver)：注销一个i2c_driver。
I2C总线驱动分析
i2c总线注册：i2c_init
该函数存放于内核/drivers/i2c/i2c-core-base.c文件。系统上电后，i2c总线会被注册。
static int __init i2c_init(void)
{int retval;...// 注册一个新的总线，参数1详见下retval = bus_register(&i2c_bus_type);if (retval)return retval;is_registered = true;...retval = i2c_add_driver(&dummy_driver);if (retval)goto class_err;if (IS_ENABLED(CONFIG_OF_DYNAMIC))WARN_ON(of_reconfig_notifier_register(&i2c_of_notifier));if (IS_ENABLED(CONFIG_ACPI))WARN_ON(acpi_reconfig_notifier_register(&i2c_acpi_notifier));return 0;...
}i2c总线定义：i2c_bus_type
struct bus_type i2c_bus_type =
{.name = "i2c",// 匹配规则，详见下.match = i2c_device_match,.probe = i2c_device_probe,.remove = i2c_device_remove,.shutdown = i2c_device_shutdown,
};i2c设备和i2c驱动匹配规则：i2c_device_match
static int i2c_device_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{struct i2c_client *client = i2c_verify_client(dev);struct i2c_driver *driver;/* Attempt an OF style match */// 设备树匹配，现在常用if (i2c_of_match_device(drv->of_match_table, client))return 1;/* Then ACPI style match */if (acpi_driver_match_device(dev, drv))return 1;driver = to_i2c_driver(drv);/* Finally an I2C match */// 传统匹配方式，现在很少用if (i2c_match_id(driver->id_table, client))return 1;return 0;
}of_driver_match_device：设备树匹配方式
比较I2C设备节点的compatible属性和of_device_id中的compatible属性。
acpi_driver_match_device：ACPI匹配方式。（使用少）
i2c_match_id：i2c总线传统匹配方式
比较I2C设备名字和i2c驱动的id_table->name字段是否相等。
i2c设备树节点（NXP官方）
存放于内核/arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi文件。
// i2c1适配器节点
i2c1: i2c@21a0000
{#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;// 匹配的i2c驱动：i2c-imx.ccompatible = "fsl,imx6ul-i2c", "fsl,imx21-i2c";// i2c控制器的寄存器组reg = <0x21a0000 0x4000>;interrupts = <GIC_SPI 36 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;clocks = <&clks IMX6UL_CLK_I2C1>;status = "disabled";
};i2c总线驱动作为一个平台设备驱动，设备树文件中的i2c控制器节点作为平台设备，二者通过平台总线来配对。
i2c_imx_probe()函数
该函数存放于内核/drivers/i2c/busses/i2c-imx.c文件。
// 此函数内部完成i2c适配器的注册
// 主要工作两点：
//1. 初始化i2c_adapter，设置i2c_algorithm为i2c_imx_algo，向内核注册i2c_adapter
//2. 初始化i2c1控制器相关的寄存器
static int i2c_imx_probe(struct platform_device *pdev)
{const struct of_device_id *of_id = of_match_device(i2c_imx_dt_ids,&pdev->dev);struct imx_i2c_struct *i2c_imx;struct resource *res;struct imxi2c_platform_data *pdata = dev_get_platdata(&pdev->dev);void __iomem *base;int irq, ret;dma_addr_t phy_addr;...// 获取设备树中的寄存器地址信息（起始地址、范围），保存到res结构体res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);// 映射到虚拟地址base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);// 物理地址phy_addr = (dma_addr_t)res->start;i2c_imx = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*i2c_imx), GFP_KERNEL);...// 此成员记录硬件操作相关的代码，产生时序（关键一步，初始化操作）i2c_imx->adapter.algo = &i2c_imx_algo;...// 要操作的寄存器的虚拟地址i2c_imx->base = base;...// 向内核注册adapter适配器ret = i2c_add_numbered_adapter(&i2c_imx->adapter);...
}i2c_imx_algo结构体
结构体存放在内核/drivers/i2c/busses/i2c-imx.c文件。
static const struct i2c_algorithm i2c_imx_algo =
{// 重要，产生i2c时序，进行数据收发.master_xfer = i2c_imx_xfer, // 最终就是通过此函数来完成与i2c设备通信的.functionality = i2c_imx_func, // 查询i2c协议通信类型
};i2c_imx_xfer：i2c通信函数
i2c_imx_func：查询i2c通信协议类型
i2c_imx_func()函数
结构体存放在内核/drivers/i2c/busses/i2c-imx.c文件。
// 用于返回此i2c适配器支持什么样的通信协议
static u32 i2c_imx_func(struct i2c_adapter *adapter)
{// 每一个宏代表一个具体的i2c通信协议return I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_SMBUS_EMUL| I2C_FUNC_SMBUS_READ_BLOCK_DATA;
}i2c_imx_xfer()函数
结构体存放在内核/drivers/i2c/busses/i2c-imx.c文件。
static int i2c_imx_xfer(struct i2c_adapter *adapter,struct i2c_msg *msgs, int num)
{unsigned int i, temp;int result;bool is_lastmsg = false;bool enable_runtime_pm = false;struct imx_i2c_struct *i2c_imx = i2c_get_adapdata(adapter);...// 让i2c控制器发出一个i2c启动信号result = i2c_imx_start(i2c_imx);...// 数据的收发在for循环里面，每个for循环发送或接收一个字节for (i = 0; i < num; i++) {if (i == num - 1)is_lastmsg = true;if (i) {dev_dbg(&i2c_imx->adapter.dev,"<%s> repeated start\n", __func__);temp = imx_i2c_read_reg(i2c_imx, IMX_I2C_I2CR);temp |= I2CR_RSTA;imx_i2c_write_reg(temp, i2c_imx, IMX_I2C_I2CR);// 判断i2c总线是否处于忙碌状态result = i2c_imx_bus_busy(i2c_imx, 1);if (result)goto fail0;}...// 判断是要读数据还是写数据if (msgs[i].flags & I2C_M_RD)result = i2c_imx_read(i2c_imx, &msgs[i], is_lastmsg);else {if (i2c_imx->dma && msgs[i].len >= DMA_THRESHOLD)result = i2c_imx_dma_write(i2c_imx, &msgs[i]);elseresult = i2c_imx_write(i2c_imx, &msgs[i]);}if (result)goto fail0;}fail0:/* Stop I2C transfer */i2c_imx_stop(i2c_imx);...
}
