Linux I2C设备驱动编写 - 图文

Linux I2C设备驱动编写（一）

在Linux驱动中I2C系统中主要包含以下几个成员：

I2C adapter 即I2C适配器 I2C driver 某个I2C设备的设备驱动，可以以driver理解。 I2C client 某个I2C设备的设备声明，可以以device理解。 I2C adapter 是CPU集成或外接的I2C适配器，用来控制各种I2C从设备，其驱动需要完成对适配器的完整描述，最主要的工作是需要完成i2c_algorithm结构体。这个结构体包含了此I2C控制器的数据传输具体实现，以及对外上报此设备所支持的功能类型。i2c_algorithm结构体如下： struct i2c_algorithm { 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); u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *); }; 如果一个I2C适配器不支持I2C通道，那么就将master_xfer成员设为NULL。如果适配器支持SMBUS协议，那么需要去实现smbus_xfer，如果smbus_xfer指针被设为NULL，那么当使用SMBUS协议的时候将会通过I2C通道进行仿真。master_xfer指向的函数的返回值应该是已经成功处理的消息数，或者返回负数表示出错了。functionality指针很简单，告诉询问着这个I2C主控器都支持什么功能。

在内核的drivers/i2c/i2c-stub.c中实现了一个i2c adapter的例子，其中实现的是更为复杂的SMBUS。

SMBus 与 I2C的区别

通常情况下，I2C和SMBus是兼容的，但是还是有些微妙的区别的。

时钟速度对比：

I2C SMBus 最小 无 10kHz 最大 100kHZ（标准）400kHz（快速模式）2MHz（高速模式） 100kHz 超时 无 35ms 在电气特性上他们也有所不同，SMBus要求的电压范围更低。

I2C driver

具体的I2C设备驱动，如相机、传感器、触摸屏、背光控制器常见硬件设备大多都有或都是通过I2C协议与主机进行数据传输、控制。结构体如下：

struct i2c_driver { unsigned int class; /* Notifies the driver that a new bus has appeared or is about to be * removed. You should avoid using this, it will be removed in a * near future. */ int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *) __deprecated; //旧的与设备进行绑定的接口函数 int (*detach_adapter)(struct i2c_adapter *) __deprecated; //旧的与设备进行解绑的接口函数 /* Standard driver model interfaces */ int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *); //现行通用的与对应设备进行绑定的接口函数 int (*remove)(struct i2c_client *); //现行通用与对应设备进行解绑的接口函数 /* driver model interfaces that don't relate to enumeration */ void (*shutdown)(struct i2c_client *); //关闭设备 int (*suspend)(struct i2c_client *, pm_message_t mesg); //挂起设备，与电源管理有关，为省电 int (*resume)(struct i2c_client *); //从挂起状态恢复 /* Alert callback, for example for the SMBus alert protocol. * The format and meaning of the data value depends on the protocol. * For the SMBus alert protocol, there is a single bit of data passed * as the alert response's low bit (\ */ void (*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data); /* a ioctl like command that can be used to perform specific functions * with the device. */ int (*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void *arg); struct device_driver driver; //I2C设备的驱动模型 const struct i2c_device_id *id_table; //匹配设备列表 /* Device detection callback for automatic device creation */ int (*detect)(struct i2c_client *, struct i2c_board_info *); const unsigned short *address_list; struct list_head clients; }; #define to_i2c_driver(d) container_of(d, struct i2c_driver, driver) //一般编写驱动过程中对象常是driver类型，可以通过to_i2c_driver找到其父类型i2c_driver 如同普通设备的驱动能够驱动多个设备一样，一个I2C driver也可以对应多个I2C client。

以重力传感器AXLL34X为例，其实现的I2C驱动为：

static const struct i2c_device_id adxl34x_id[] = { { \匹配i2c client名为adxl34x的设备 { } }; MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, adxl34x_id); static struct i2c_driver adxl34x_driver = { .driver = { .name = \ .owner = THIS_MODULE, .pm = &adxl34x_i2c_pm, //指定设备驱动的电源管理接口，包含suspend、resume }, .probe = adxl34x_i2c_probe, //组装设备匹配时候的匹配动作 .remove = adxl34x_i2c_remove, //组装设备移除接口 .id_table = adxl34x_id, //制定匹配设备列表 }; module_i2c_driver(adxl34x_driver); 这里要说明一下module_i2c_driver宏定义(i2c.h)：

#define module_i2c_driver(__i2c_driver) \\ module_driver(__i2c_driver, i2c_add_driver, \\ i2c_del_driver) #define i2c_add_driver(driver) \\ i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver) module_driver():

#define module_driver(__driver, __register, __unregister, ...) \\ static int __init __driver##_init(void) \\ { \\ return __register(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \\ } \\ module_init(__driver##_init); \\ static void __exit __driver##_exit(void) \\ { \\ __unregister(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \\ } \\ module_exit(__driver##_exit); 理解上述宏定义后，将module_i2c_driver(adxl34x_driver)展开就可以得到：

static int __int adxl34x_driver_init(void) { return i2c_register_driver(&adxl34x_driver); } module_init(adxl34x_driver_init); static void __exit adxl34x_driver_exit(void) { return i2c_del_driver(&adxl34x_driver); } module_exit(adxl34x_driver_exit); 这一句宏就解决了模块module安装卸载的复杂代码。这样驱动开发者在实现I2C驱动时只要将i2c_driver结构体填充进来就可以了，无需关心设备的注册与反注册过程。

I2C client

即I2C设备。I2C设备的注册一般在板级代码中，在解析实例前还是先熟悉几个定义：

struct i2c_client { unsigned short flags; //I2C_CLIENT_TEN表示设备使用10bit从地址，I2C_CLIENT_PEC表示设备使用SMBus检错 unsigned short addr; //设备从地址，7bit。这里说一下为什么是7位，因为最后以为0表示写，1表示读，通过对这个7bit地址移位处理即可。addr<<1 & 0x0即写，addr<<1 | 0x01即读。 char name[I2C_NAME_SIZE]; //从设备名称 struct i2c_adapter *adapter; //此从设备依附于哪个adapter上 struct i2c_driver *driver; // 此设备对应的I2C驱动指针 struct device dev; // 设备模型 int irq; // 设备使用的中断号 struct list_head detected; //用于链表操作 }; #define to_i2c_client(d) container_of(d, struct i2c_client, dev) //通常使用device设备模型进行操作，可以通过to_i2c_client找到对应client指针 struct i2c_board_info { char type[I2C_NAME_SIZE]; //设备名，最长20个字符，最终安装到client的name上 unsigned short flags; //最终安装到client.flags unsigned short addr; //设备从地址slave address，最终安装到client.addr上 void *platform_data; //设备数据，最终存储到i2c_client.dev.platform_data上 struct dev_archdata *archdata; struct device_node *of_node; //OpenFirmware设备节点指针 struct acpi_dev_node acpi_node; int irq; //设备采用的中断号，最终存储到i2c_client.irq上 }; //可以看到，i2c_board_info基本是与i2c_client对应的。 #define I2C_BOARD_INFO(dev_type, dev_addr) \\ .type = dev_type, .addr = (dev_addr) //通过这个宏定义可以方便的定义I2C设备的名称和从地址（别忘了是7bit的） 下面还是以adxl34x为例：

static struct i2c_board_info i2c0_devices[] = { { I2C_BOARD_INFO(\ }, { I2C_BOARD_INFO(\ }, { I2C_BOARD_INFO(\ .irq = intcs_evt2irq(0x3380), /* IRQ28 */ }, { I2C_BOARD_INFO(\ .irq = intcs_evt2irq(0x3340), /* IRQ26 */ }, }; ... i2c_register_board_info(0, i2c0_devices, ARRAY_SIZE(i2c0_devices)); 这样ADXL34X的i2c设备就被注册到了系统中，当名字与i2c_driver中的id_table中的成员匹配时就能够出发probe匹配函数了。

Linux I2C设备驱动编写（二） 在（一）中简述了Linux I2C子系统的三个主要成员i2c_adapter、i2c_driver、i2c_client。三者的关系也在上一节进行了描述。应该已经算是对Linux I2C子系统有了初步的了解。下面再对他们之间的关系进行代码层的深入分析，我认为对他们的关系了解的越好，越有助于I2C设备的驱动开发及调试。

带着问题去分析可能会更有帮助吧，通过对（一）的了解后，可能会产生以下的几点疑问：

? ?

i2c_adapter驱动如何添加？

i2c_client与i2c_board_info究竟是什么关系？

I2C对外API

在解答问题前，不妨先缕顺一下Linux内核的I2C子系统对驱动模块的API有哪些。（来自https://www.kernel.org/doc/htmldocs/device-drivers/i2c.html）

// 对外数据结构 struct i2c_driver — 代表一个I2C设备驱动 struct i2c_client — 代表一个I2C从设备 struct i2c_board_info — 从设备创建的模版 I2C_BOARD_INFO — 创建I2C设备的宏，包含名字和地址 struct i2c_algorithm — 代表I2C传输方法 struct i2c_bus_recovery_info — I2C总线恢复信息？内核新加入的结构，不是很清楚。 //对外函数操作 module_i2c_driver — 注册I2C设备驱动的宏定义 i2c_register_board_info — 静态声明（注册）I2C设备，可多个 i2c_verify_client — 如果设备是i2c_client的dev成员则返回其父指针，否则返回NULL。用来校验设备是否为I2C设备 i2c_lock_adapter — I2C总线持锁操作，会找到最根源的那个i2c_adapter。说明你的模块必须符合GPL协议才可以使用这个接口。后边以GPL代表。 i2c_unlock_adapter — 上一个的反操作，GPL i2c_new_device — 由i2c_board_info信息声明一个i2c设备（client），GPL i2c_unregister_device — 上一个的反操作，GPL。 i2c_new_dummy — 声明一个名为dummy（指定地址）的I2C设备，GPL i2c_verify_adapter — 验证是否是i2c_adapter i2c_add_adapter — 声明I2C适配器，系统动态分配总线号。 i2c_add_numbered_adapter — 同样是声明I2C适配器，但是指定了总线号，GPL i2c_del_adapter — 卸载I2C适配器 i2c_del_driver — 卸载I2C设备驱动 i2c_use_client — i2c_client引用数+1 i2c_release_client — i2c_client引用数-1 __i2c_transfer — 没有自动持锁(adapter lock)的I2C传输接口 i2c_transfer — 自动持锁的I2C传输接口 i2c_master_send — 单条消息发送 i2c_master_recv — 单条消息接收 i2c_smbus_read_byte — SMBus “receive byte” protocol i2c_smbus_write_byte — SMBus “send byte” protocol i2c_smbus_read_byte_data — SMBus “read byte” protocol i2c_smbus_write_byte_data — SMBus “write byte” protocol i2c_smbus_read_word_data — SMBus “read word” protocol i2c_smbus_write_word_data — SMBus “write word” protocol i2c_smbus_read_block_data — SMBus “block read” protocol i2c_smbus_write_block_data — SMBus “block write” protocol i2c_smbus_xfer — execute SMBus protocol operations （一）中对几个基本的结构体和宏定义也有了大概的解释，相信结合I2C的理论基础不难理解。对以上一些I2C的API进行分类：

NAdapter o. Driver Device(client) Transfer module_i2c_d1 i2c_add_adapter river i2c_register_boar__i2c_transfer d_info i2c_add_numbered_2 adapter i2c_del_driver i2c_new_device i2c_transfer 3 i2c_del_adapter i2c_new_dummy i2c_master_send 4 i2c_lock_adapter i2c_verify_client i2c_master_recv i2c_unregister_de5 i2c_unlock_adapter vice i2c_smbus_read_byte i2c_smbus_write_byt6 i2c_verify_adapter i2c_use_client e i2c_smbus_read_byte7 i2c_release_client _data i2c_smbus_write_byt8 e_data 9 i2c_smbus_read_worNAdapter o. Driver Device(client) Transfer d_data i2c_smbus_write_wor10 d_data i2c_smbus_read_bloc11 k_data i2c_smbus_write_blo12 ck_data 13 i2c_smbus_xfer 经过一个表格的整理，不难发现在Linux I2C子系统中，最重要的要数i2c_client，而最多样化的就是数据的传输。

为了更好的理解和衔接，我想也许倒着分析会更有帮助，而这里先暂且不讨论I2C传输过程中的细节。下边的顺序是由client到driver，再到adapter。

I2C client的注册

i2c_client即I2C设备的注册接口有三个：

i2c_register_board_info i2c_new_device i2c_new_dummy 而i2c_new_dummy在内部其实也就是将client的name指定为dummy后依旧执行的是i2c_new_device，所以就只分析前两个就可以了。首先看这两个函数的原型：

i2c_register_board_info(int busnum, struct i2c_board_info const *info, unsigned len) busnum 通过总线号指定这个（些）设备属于哪个总线 info i2c设备的数组集合 i2c_board_info格式 len 数组个数ARRAY_SIZE(info) i2c_new_device(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_board_info const *info) adap 此设备所依附的I2C适配器指针 info 此设备描述，i2c_board_info格式，bus_num成员是被忽略的 i2c_register_board_info具体实现 int __init i2c_register_board_info(int busnum, struct i2c_board_info const *info, unsigned len) { int status; down_write(&__i2c_board_lock); //i2c设备信息读写锁，锁写操作，其他只读 /* dynamic bus numbers will be assigned after the last static one */ if (busnum >= __i2c_first_dynamic_bus_num) //与动态分配的总线号相关，动态分配的总线号应该是从已经现有最大总线号基础上+1的，这样能够保证动态分配出的总线号与板级总线号不会产生冲突 __i2c_first_dynamic_bus_num = busnum + 1; for (status = 0; len; len--, info++) { //处理info数组中每个成员 struct i2c_devinfo *devinfo; devinfo = kzalloc(sizeof(*devinfo), GFP_KERNEL); if (!devinfo) { pr_debug(\ status = -ENOMEM; break; }

devinfo->busnum = busnum; //组装总线号 devinfo->board_info = *info; //组装设备信息 list_add_tail(&devinfo->list, &__i2c_board_list); //加入到__i2c_board_list链表中（尾部） } up_write(&__i2c_board_lock); //释放读锁，其他可读可写 return status; } 看完后相信都会产生个疑问？怎么将相关信息放到链表中就算完事了吗？不着急，来看下内核中已经给出的解释：

* Systems using the Linux I2C driver stack can declare tables of board info * while they initialize. This should be done in board-specific init code * near arch_initcall() time, or equivalent, before any I2C adapter driver is * registered. For example, mainboard init code could define several devices, * as could the init code for each daughtercard in a board stack. * * The I2C devices will be created later, after the adapter for the relevant * bus has been registered. After that moment, standard driver model tools * are used to bind \style\I2C drivers to the devices. The bus number * for any device declared using this routine is not available for dynamic * allocation. 核心内容就是说关于集成的I2C设备注册过程应该在板级代码初始化期间，也就是arch_initcall前后的时间，或者就在这个时候（board-xxx-yyy.c中），切记切记！！！一定要在I2C适配器驱动注册前完成！！！为什么说是静态注册，是因为真实的I2C设备是在适配器成功注册后才被生成的。如果在I2C适配器注册完后还想要添加I2C设备的话，就要通过新方式！（即i2c_new_device）

小弟永远要挡在老大前边嘛！老大还没出来前，小弟们赶紧前排列阵好，老大到了可不等你，你列阵也没用了。而对于迟到的小弟，自己想办法追上去吧，在原地自己列阵是白费工夫了。

对于__i2c_board_list链表中的信息是如何变成实际的i2c设备信息的过程放在之后adapter注册过程的分析中。记得，重点是i2c_register_board_info方式一定要赶在I2C适配器的注册前，这样就没有问题。

i2c_new_device

struct i2c_client * i2c_new_device(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_board_info const *info) { struct i2c_client *client; int status; client = kzalloc(sizeof *client, GFP_KERNEL); //为即将注册的client申请内存 if (!client) return NULL; client->adapter = adap; //绑定指定的adapter适配器 client->dev.platform_data = info->platform_data; //保存设备数据 if (info->archdata) //代码上看是DMA相关操作数据 client->dev.archdata = *info->archdata; client->flags = info->flags; //类型，（一）中说过，或是10位地址，或是使用SMBus检错 client->addr = info->addr; //设备从地址 client->irq = info->irq; //设备终端 strlcpy(client->name, info->type, sizeof(client->name)); //从设备名 //瞧！（一）中说过i2c_board_info中的信息是与i2c_client有对应关系的，灵验了吧！ /* Check for address validity */ status = i2c_check_client_addr_validity(client); //检测地址是否有效，10位地址是否大于0x3ff，7位地址是否大于0x7f或为0 if (status) { //非零（实际上为-22，无效参数Invalid argument dev_err(&adap->dev, \ client->flags & I2C_CLIENT_TEN ? 10 : 7, client->addr); goto out_err_silent; } /* Check for address business */ status = i2c_check_addr_busy(adap, client->addr); //检测指定适配器上该地址状态 if (status) goto out_err; client->dev.parent = &client->adapter->dev; //建立从设备与适配器的父子关系 client->dev.bus = &i2c_bus_type; client->dev.type = &i2c_client_type; client->dev.of_node = info->of_node; ACPI_HANDLE_SET(&client->dev, info->acpi_node.handle); /* For 10-bit clients, add an arbitrary offset to avoid collisions */ dev_set_name(&client->dev, \ client->addr | ((client->flags & I2C_CLIENT_TEN) ? 0xa000 : 0)); //如果是10位地址设备，那名字格式与7bit的会有不同 status = device_register(&client->dev); //注册了！注册了！！！ if (status) goto out_err; dev_dbg(&adap->dev, \ client->name, dev_name(&client->dev)); return client; out_err: dev_err(&adap->dev, \ \out_err_silent: kfree(client); return NULL; } i2d_new_device没什么好多说的，由于有i2c_register_board_info的铺垫，相信也很好理解了。而i2c_new_device不但印证了i2c_client与i2c_board_info的对应关系，还顺便体现了10bit地址

设备与7bit地址设备的略微不同。通过两者的对比，可以再总结出几点区别，从而更好的理解I2C设备的注册方法：

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i2c_register_board_info的形参需要的是总线号 i2c_new_device的形参需要的直接是适配器的指针

我想这也正好能完美的说明两者的根本区别，对于板级设备更在乎适配器的总线号，因为这是固定的，没有异议的。而对于可插拔设备，因为其适配器可能非板级集成的，所以不能在乎其总线号，反而只要寻求其适配器指针进行绑定即可。后边adapter注册的分析能更好的证明这一点。

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i2c_register_board_info可以同时注册多个I2C设备 i2c_new_device只能一次注册一个I2C设备

这也是其根本区别决定的，板级代码中常包含有许多I2C设备，所以i2c_register_board_info需要有同时注册多个I2C设备的能力也可以说是刚需。而i2c_new_device既然是用来给可插拔设备用的，想必设备数量并不多，而常可能只是一个两个而已，所以一次一个就够了，需求量并不大。

I2C driver

I2C设备驱动。Linux内核给出的接口只有两个，一个是注册，另一个就是卸载。在（一）也分析过module_i2c_driver这个宏定义，因为有它的存在，I2C设备驱动的开发可以不用在意你的I2C驱动需要如何注册以及如何卸载的，全部的精力都放在i2c_driver的完善上就可以了。

通过最开始的表单能明显察觉到，I2C子系统中I2C driver的开放接口最少，说白了就是需要驱动编写者完成完了i2c_driver放入module_i2c_driver宏中即可，而正因为如此，也恰恰说明，i2c_driver的灵活性是最高的。通常驱动会首先在意在用户空间的打开、关闭、读写等接口，但是对于i2c_driver来说，这些工作是I2C子系统已经做好的，关于常用的读写最终也是通过adapter实现的

i2c_algorithm达到目的。好吧，再次说明了I2C子系统的完善程度，对于I2C设备及驱动开发来说是极其方便的。那么I2C驱动要实现什么呢？

再次回顾一下i2c_driver结构体，不过现在要剔除一些不常用的成员：

struct i2c_driver { int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *); //现行通用的与对应设备进行绑定的接口函数 int (*remove)(struct i2c_client *); //现行通用与对应设备进行解绑的接口函数 void (*shutdown)(struct i2c_client *); //关闭设备 int (*suspend)(struct i2c_client *, pm_message_t mesg); //挂起设备，与电源管理有关，为省电 int (*resume)(struct i2c_client *); //从挂起状态恢复 struct device_driver driver; //I2C设备的驱动模型 const struct i2c_device_id *id_table; //匹配设备列表 ... }; 如果有可能的话，我还想再精简一下：

struct i2c_driver { int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *); //现行通用的与对应设备进行绑定的接口函数 int (*remove)(struct i2c_client *); //现行通用与对应设备进行解绑的接口函数 struct device_driver driver; //I2C设备的驱动模型 const struct i2c_device_id *id_table; //匹配设备列表 ... }; 好了，精简到这种程度，为什么把电源管理相关也干掉了呢？实际上没有，通常实际的I2C驱动喜欢在drivers中完成这个动作（以mpu3050为例）：

static UNIVERSAL_DEV_PM_OPS(mpu3050_pm, mpu3050_suspend, mpu3050_resume, NULL); static const struct i2c_device_id mpu3050_ids[] = {

{ \ { } }; MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, mpu3050_ids); static const struct of_device_id mpu3050_of_match[] = { { .compatible = \ { }, }; MODULE_DEVICE_TABLE(of, mpu3050_of_match); static struct i2c_driver mpu3050_i2c_driver = { .driver = { .name = \ .owner = THIS_MODULE, .pm = &mpu3050_pm, .of_match_table = mpu3050_of_match, }, .probe = mpu3050_probe, .remove = mpu3050_remove, .id_table = mpu3050_ids, }; module_i2c_driver(mpu3050_i2c_driver); 可以看到，实际驱动中喜欢将电源管理集成在i2c_driver的driver成员中。

UNIVERSAL_DEV_PM_OPS这个名字很犀利，貌似是“宇宙终极驱动电源管理大法”的样子：

#define UNIVERSAL_DEV_PM_OPS(name, suspend_fn, resume_fn, idle_fn) \\ const struct dev_pm_ops name = { \\ SET_SYSTEM_SLEEP_PM_OPS(suspend_fn, resume_fn) \\ SET_RUNTIME_PM_OPS(suspend_fn, resume_fn, idle_fn) \\ } #define SET_SYSTEM_SLEEP_PM_OPS(suspend_fn, resume_fn) \\ .suspend = suspend_fn, \\ .resume = resume_fn, \\ .freeze = suspend_fn, \\ .thaw = resume_fn, \\ .poweroff = suspend_fn, \\ .restore = resume_fn, #define SET_RUNTIME_PM_OPS(suspend_fn, resume_fn, idle_fn) \\ .runtime_suspend = suspend_fn, \\ .runtime_resume = resume_fn, \\ .runtime_idle = idle_fn, 结合MPU3050的驱动将其完整展开可以得到：

static const struct dev_pm_ops mpu3050_pm = { .suspend = mpu3050_suspend, .resume = mpu3050_resume, .freeze = mpu3050_suspend, .thaw = mpu3050_resume, .poweroff = mpu3050_suspend, .restore = mpu3050_resume, .runtime_suspend = mpu3050_suspend, .runtime_resume = mpu3050_resume, .runtime_idle = NULL, } 对电源管理有兴趣的可以去查阅pm.h，其中对电源管理有详尽的说明了，这里不做分析。可以看到，在电源管理中，有很多成员实际上是一样的，在现实驱动中这样的情况也经常出现，所以会有“终极电源管理大法”宏的出现了。

of_match_table是OpenFirmware相关，在3.0（具体版本本人不清楚）kernel后对arm平台引入了Device Tree，可通过dts配置文件代替大量板级代码，有兴趣可自行查阅。

上边说过，i2c_driver的多样化最多，从mpu3050的驱动注册中也可以发现，其注重实现的为probe与电源管理，其中probe最为重要（好像是废话，哪个驱动这个都是最重要的-。-）。因为主要是从驱动的角度看待I2C子系统，所以这里不详尽分析mpu3050的代码，只以其为例说明I2C驱动大体框架。在mpu3050的probe主要对此传感器进行上电、工作模式初始化、注册INPUT子系统接口、关联中断处理程序（在中断处理线程中上报三轴参数）等工作。

关于I2C设备驱动的小总结

I2C设备驱动通常只是需要挂载在I2C总线（即依附于I2C子系统），I2C子系统对于设备驱动来说只是一个载体、基石。许多设备的主要核心是建立在其他子系统上，如重力传感器、三轴传感器、触摸屏等通常主要工作集中在INPUT子系统中，而相机模块、FM模块、GPS模块大多主要依附于V4L2子系统。这也能通过I2C设计理念证明，I2C的产生正是为了节省外围电路复杂度，让CPU使用有限的IO口挂载更多的外部模块。假设CPU的扩展IO口足够多，我想I2C也没什么必要存在了，毕竟直接操作IO口驱动设备比I2C来的更简单。

I2C adapter的注册

如上表所示，对于I2C adapter的注册有两种途径：i2c_add_adapter 或

i2c_add_numbered_adapter，两者的区别是后者在注册时已经指定了此I2C适配器的总线号，而前者的总线号将由系统自动分配。

其各自的声明格式为：

int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter) int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap) 在i2c_add_numberd_adapter使用前必须制定adap->nr，如果给-1，说明还是叫系统去自动生成总线号的。

使用场景

之所以区分开两种I2C adapter的注册方式，是因为他们的使用场景有所不同。

? i2c_add_adapter的使用经常是用来注册那些可插拔设备，如USB PCI设备等。主板上的其他模块与其没有直接联系，说白了就是现有模块不在乎新加入的I2C适配器的总线号是多少，因为他们不需

要。反而这个可插拔设备上的一些模块会需要其注册成功的适配器指针。回看一开始就分析的i2c_client，会发现不同场景的设备与其匹配的适配器有着这样的对应关系：

? 1. i2c_register_board_info需要指定已有的busnum，而i2c_add_numbered_adapter注册前已经指定总线号； 2. i2c_new_device需要指定adapter指针，而i2c_add_adapter注册成功后恰好这个指针就有了。 想象这样一个场景：新设备插入后，对应的驱动程序通过i2c_add_adapter注册自己的I2C适配器，然后根据与小弟们的协定将其是适配器指针存放在某处，相当于对小弟们（依附在其上的I2C设备）说：“看见没？你们注册你们自己的设备的时候就通过这个就能找到我，就能跟我混了！”然后驱动程序继续，当执行到对自己的I2C设备注册时候，小弟们去约定地点找老大留下的记号，发现有效信息后，一拥而上：“看！老大在那！！！” ? i2c_add_numbered_adapter用来注册CPU自带的I2C适配器，或是集成在主板上的I2C适配器。主板上的其他I2C从设备(client)在注册时候需要这个总线号。 通过简短的代码分析看一看他们的区别究竟如何，以及为什么静态注册的i2c_client必须要在adapter注册前（此处会精简部分代码，只留重要部分）：

int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter) { int id, res = 0; res = idr_get_new_above(&i2c_adapter_idr, adapter, __i2c_first_dynamic_bus_num, &id); //动态获取总线号 adapter->nr = id; return i2c_register_adapter(adapter); //注册adapter } int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap) { int id; int status; if (adap->nr == -1) /* -1 means dynamically assign bus id */ return i2c_add_adapter(adap); status = i2c_register_adapter(adap); return status; } 可见，最终他们都是通过i2c_register_adapter注册适配器：

static int i2c_register_adapter(struct i2c_adapter *adap) { int res = 0; /* Can't register until after driver model init */ //时序检查 if (unlikely(WARN_ON(!i2c_bus_type.p))) { res = -EAGAIN; goto out_list; } /* Sanity checks */ if (unlikely(adap->name[0] == '\\0')) { //防御型代码，检查适配器名称 pr_err(\ \ return -EINVAL; } if (unlikely(!adap->algo)) { //适配器是否已经完成了通信方法的实现 pr_err(\ \ return -EINVAL; } rt_mutex_init(&adap->bus_lock); mutex_init(&adap->userspace_clients_lock); INIT_LIST_HEAD(&adap->userspace_clients); /* Set default timeout to 1 second if not already set */ if (adap->timeout == 0) adap->timeout = HZ; dev_set_name(&adap->dev, \ adap->dev.bus = &i2c_bus_type; adap->dev.type = &i2c_adapter_type; res = device_register(&adap->dev); //注册设备节点 if (res) goto out_list; /* create pre-declared device nodes */ //创建预-声明的I2C设备节点

if (adap->nr < __i2c_first_dynamic_bus_num) i2c_scan_static_board_info(adap); //如果adapter的总线号小于动态分配的总线号的最小那个，说明是板级adapter。 //因为通过i2c_add_adapter加入的适配器所分配的总线号一定是比__i2c_first_dynamic_bus_num大的。 ... } 对于i2c_add_numbered_adapter来说会触发i2c_scan_static_board_info：

static void i2c_scan_static_board_info(struct i2c_adapter *adapter) { struct i2c_devinfo *devinfo; down_read(&__i2c_board_lock); //持有读写锁的读，有用户读的时候不允许写入 list_for_each_entry(devinfo, &__i2c_board_list, list) { //又见__i2c_board_list，这不是通过i2c_register_board_info组建起来的那个链表吗！ if (devinfo->busnum == adapter->nr && !i2c_new_device(adapter, &devinfo->board_info)) //找到总线号与刚注册的这个adapter相同的并通过i2c_new_device进行注册 dev_err(&adapter->dev, \ devinfo->board_info.addr); } up_read(&__i2c_board_lock); //释放读写锁 } 而i2c_board_info成员与i2c_client的对应动作也是在i2c_new_device中进行的，这一点在上边已经分析过了。看到这里，对adapter与client的微妙关系应该了解程度就比较深了，为什么说i2c_register_board_info与i2c_add_numbered_adapter对应而不是i2c_add_adapter也可以说得通。

那么，最终回答开篇提出的那两个问题：

? i2c_adapter驱动如何添加？

板级适配器（CPU自带、主板集成）要通过i2c_add_numbered_adapter注册，注册前要指定总线号，从0开始。假如板级I2C适配器注册了3个，那么第一个动态总线号一定是3，也就是说可插拔设备所带有的I2C适配器需要通过i2c_add_adapter进行注册，其总线号由系统指定。 ? i2c_client与i2c_board_info究竟是什么关系？ i2c_client与i2c_board_info的对应关系在i2c_new_device中有完整体现。 i2c_client->dev.platform_data = i2c_board_info->platform_data; i2c_client->dev.archdata = i2c_board_info->archdata; i2c_client->flags = i2c_board_info->flags; i2c_client->addr = i2c_board_info->addr; i2c_client->irq = i2c_board_info->irq; Linux I2C设备驱动编写（三）-实例分析AM3359 TI-AM3359 I2C适配器实例分析 I2C Spec简述 特性： ? ? ? ? ? ? ? ? ?

兼容飞利浦I2C 2.1版本规格

支持标准模式（100K bits/s）和快速模式（400K bits/s） 多路接收、发送模式

支持7bit、10bit设备地址模式 32字节FIFO缓冲区 可编程时钟发生器 双DMA通道，一条中断线 三个I2C模块实例I2C0\\I2C1\\I2C2

时钟信号能够达到最高48MHz，来自PRCM

不支持

? ?

SCCB协议

高速模式（3.4MBPS）

管脚

管脚 类型 描述 管脚 I2Cx_SCL I2Cx_SDA 类型 I/OD I/OD 描述 I2C 串行时钟 I2C 串行数据 I2C重置

? ? ?

通过系统重置PIRSTNA=0，所有寄存器都会被重置到上电状态 软重置，置位I2C_SYSC寄存器的SRST位。

I2C_CON寄存器的I2C_EN位可以让I2C模块重置。当PIRSTNA=1,I2C_EN=0会让I2C模块功能部分重置，所有寄存器数据会被暂存（不会恢复上电状态）

数据有效性

?

SDA在SCL高电平期间必须保持稳定，而只有在SCL低电平期间数据线（SDA）才可以进行高低电平切换

开始位&停止位

当I2C模块被设置为主控制时会产生START和STOP：

? START开始位是SCL高电平期间SDA HIGH->LOW SCL _____ _______ \\____/ SDA __

\\____________

? STOP停止位是SCL高电平期间SDA LOW->HIGH SCL _____ _______ \\____/ SDA ___________ __/

? 在START信号后总线就会被认为是busy忙状态，而在STOP后其会被视为空闲状态

串行数据格式

8位数据格式，每个放在SDA线上的都是1个字节即8位长，总共有多少个字节要发送/接收是需要写在DCOUNT寄存器中的。数据是高位先传输，如果I2C模块处于接收模式中，那么一个应答位后跟着一个字节的数据。I2C模块支持两种数据格式：

? ?

7bit/10bit地址格式

带有多个开始位的7bit/10bit地址格式

FIFO控制

I2C模块有两个内部的32字节FIFO，FIFO的深度可以通过控制I2C_IRQSTATUS_RAW.FIFODEPTH寄存器修改。

如何编程I2C

1. 使能模块前先设置

? ? ? ?

使分频器产生约12MHz的I2C模块时钟（设置I2C_PSC=x，x的值需要根据系统时钟频率进行计算） 使I2C时钟产生100Kpbs（Standard Mode）或400Kbps（Fast Mode）（SCLL = x 及 SCLH = x，这些值也是需要根据系统时钟频率进行计算） 如果是FS模式，则配置自己的地址（I2C_OA = x） 重置I2C模块（I2C_CON:I2C_EN=1）

2. 初始化程序

? ? ?

设置I2C工作模式寄存器（I2C_CON）

若想用传输数据中断则使能中断掩码（I2C_IRQENABLE_SET）

如果在FS模式中，使用DMA传输数据的话，使能DMA（I2C_BUF及I2C_DMA/RX/TX/ENABLE_SET）且配置DMA控制器

3. 设置从地址和数据计数器

在主动模式中，设置从地址（I2C_SA = x），设置传输需要的字节数（I2C_CNT = x）

4. 初始化一次传输

在FS模式中。查询一下I2C状态寄存器（I2C_IRQSTATUS_RAW）中总线状态（BB），如果是0则说明总线不是忙状态，设置START/STOP（I2C_CON:STT/STP）初始化一次传输。

5. 接收数据

检查I2C状态寄存器（I2C_IRQSTATUS_RAW）中代表接收数据是否准备好的中断位（RRDY），用这个RRDY中断（I2C_IRQENABLE_SET.RRDY_IE置位）或使用DMA_RX（I2C_BUF.RDMA_EN置位且I2C_DMARXENABLE_SET置位）去数据接收寄存器（I2C_DATA）中去读接收到的数据。

6. 发送数据

查询代表传输数据是否准备好的中断位（XRDY）（还是在状态寄存器I2C_IRQSTATUS_RAW中），用XRDY中断（I2C_IRQENABLE_SET.XRDY_IE置位）或DMA_TX(I2C_BUF.XDMA_EN与I2C_DMATXENABLE_SET置位)去将数据写入到I2C_DATA寄存器中。

I2C寄存器

由于寄存器众多，这里只将上述提到过的几个拿出来（不包含DMA相关）。 偏移量 00h 04h 24h 2Ch 98h 9Ch A4h A8h 寄存器名 I2C_REVNB_LO I2C_REVNB_HI I2C_IRQSTATUS_RAW I2C_IRQENABLE_SET I2C_CNT I2C_DATA I2C_CON I2C_OA 概述 只读，存储着硬烧写的此模块的版本号 只读，存储功能和SCHEME信息 读写，提供相关中断信息，是否使能等 读写，使能中断 读写，设置I2C数据承载量（多少字节），在STT设1和接到ARDY间不能改动此寄存器 读写，8位，本地数据读写到FIFO寄存器 读写，在传输期间不要修改（STT为1到接收到ARDY间），I2C控制设置 读写，8位，传输期间不能修改。设置自身I2C地址7bit/10bit

偏移量 ACh B0h B4h B8h 寄存器名 I2C_SA I2C_PSC I2C_SCLL I2C_SCLH 概述 读写，10位，设置从地址7bit/10bit 读写，8位，分频器设置，使能I2C前可修改 读写，8位，使能I2C前可修改，占空比低电平时间 读写，8位，使能I2C前可修改，占空比高电平时间 适配器代码解读 在Linux内核驱动中，此适配器驱动存在于drivers/i2c/busses/i2c-omap.c。根据前几节对适配器i2c_adapter的理解，在写I2C适配器驱动时，主要集中在对传输、设备初始化、电源管理这几点。 平台设备注册 static struct platform_driver omap_i2c_driver = { .probe = omap_i2c_probe, .remove = omap_i2c_remove, .driver = { .name = \ .owner = THIS_MODULE, .pm = OMAP_I2C_PM_OPS, .of_match_table = of_match_ptr(omap_i2c_of_match), }, }; 可以看到，此适配器的匹配是通过dts（Device Tree）进行匹配的，omap_i2c_of_match为：

static const struct of_device_id omap_i2c_of_match[] = { { .compatible = \ .data = &omap4_pdata, }, { .compatible = \ .data = &omap3_pdata, }, { }, }; 通过在查阅相关dts，不难发现有这样的设备节点存在：

i2c0: i2c@44e0b000 { compatible = \ #address-cells = <1>; #size-cells = <0>; ti,hwmods = \ reg = <0x44e0b000 0x1000>; interrupts = <70>; status = \ }; i2c1: i2c@4802a000 { compatible = \ #address-cells = <1>; #size-cells = <0>; ti,hwmods = \ reg = <0x4802a000 0x1000>; interrupts = <71>; status = \ }; i2c2: i2c@4819c000 { compatible = \ #address-cells = <1>; #size-cells = <0>; ti,hwmods = \ reg = <0x4819c000 0x1000>; interrupts = <30>; status = \ }; 通过查阅AM3359手册168页的内存映射表可以发现，这个dts所描述的3个I2C总线节点是与AM3359完全对应的，而名称（即compatible）也与驱动中所指定的列表项能够匹配。至于中断号的确定可通过手册的212页TABLE 6-1. ARM Cortex-A8 Interrupts得到，这里不再贴图，关于DTS的相关知识也非本问涉及，不做介绍。

下面重点分析此驱动的probe及电源管理。

匹配动作probe

由于DTS的存在，一旦内核检测到匹配的Device Tree节点就会触发probe匹配动作（因为DTS节省了对原本platform_device在板级代码中的存在）。由于probe函数内容较多，此处部分节选：

static int omap_i2c_probe(struct platform_device *pdev) { struct omap_i2c_dev *dev; struct i2c_adapter *adap; struct resource *mem; const struct omap_i2c_bus_platform_data *pdata = pdev->dev.platform_data; struct device_node *node = pdev->dev.of_node; const struct of_device_id *match; int irq; int r; u32 rev; u16 minor, major, scheme; struct pinctrl *pinctrl; /* NOTE: driver uses the static register mapping */ mem = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0); //对应DTS中reg if (!mem) { dev_err(&pdev->dev, \ return -ENODEV; } irq = platform_get_irq(pdev, 0); //对应DTS中interrupts if (irq < 0) { dev_err(&pdev->dev, \ return irq; } dev = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(struct omap_i2c_dev), GFP_KERNEL); if (!dev) { dev_err(&pdev->dev, \ return -ENOMEM; } dev->base = devm_request_and_ioremap(&pdev->dev, mem); //做内存和IO映射 if (!dev->base) { dev_err(&pdev->dev, \ return -ENOMEM; } match = of_match_device(of_match_ptr(omap_i2c_of_match), &pdev->dev); //通过DTS进行匹配 if (match) { u32 freq = 100000; /* default to 100000 Hz */ pdata = match->data; dev->flags = pdata->flags; of_property_read_u32(node, \ /* convert DT freq value in Hz into kHz for speed */ dev->speed = freq / 1000; //若成功匹配则设置I2C总线适配器速度为clock-frequency的数值 } else if (pdata != NULL) { dev->speed = pdata->clkrate; //若没匹配成功，而又有pdata（即通过传统方式注册platform_device） dev->flags = pdata->flags; dev->set_mpu_wkup_lat = pdata->set_mpu_wkup_lat; } rev = __raw_readw(dev->base + 0x04); //读取I2C_REVNB_HI寄存器 /* * #define OMAP_I2C_SCHEME(rev) ((rev & 0xc000) >> 14) * 对应spec中描述：4244页，15-14位SCHEME，只读。 */ scheme = OMAP_I2C_SCHEME(rev); switch (scheme) { case OMAP_I2C_SCHEME_0: dev->regs = (u8 *)reg_map_ip_v1; dev->rev = omap_i2c_read_reg(dev, OMAP_I2C_REV_REG); minor = OMAP_I2C_REV_SCHEME_0_MAJOR(dev->rev); major = OMAP_I2C_REV_SCHEME_0_MAJOR(dev->rev); break; case OMAP_I2C_SCHEME_1: /* FALLTHROUGH */ default: dev->regs = (u8 *)reg_map_ip_v2; rev = (rev << 16) | omap_i2c_read_reg(dev, OMAP_I2C_IP_V2_REVNB_LO); minor = OMAP_I2C_REV_SCHEME_1_MINOR(rev); major = OMAP_I2C_REV_SCHEME_1_MAJOR(rev); dev->rev = rev; } 上述代码为版本判断，根据不同版本确定不同的寄存器地图。根据spec能够确定，实际AM3359的I2C总线适配器应该是OMAP_I2C_SCHEME_1类型，其寄存器地图为reg_map_ip_v2：

static const u8 reg_map_ip_v2[] = { [OMAP_I2C_REV_REG] = 0x04, [OMAP_I2C_IE_REG] = 0x2c, [OMAP_I2C_STAT_REG] = 0x28, [OMAP_I2C_IV_REG] = 0x34, [OMAP_I2C_WE_REG] = 0x34, [OMAP_I2C_SYSS_REG] = 0x90, [OMAP_I2C_BUF_REG] = 0x94,

[OMAP_I2C_CNT_REG] = 0x98, [OMAP_I2C_DATA_REG] = 0x9c, [OMAP_I2C_SYSC_REG] = 0x10, [OMAP_I2C_CON_REG] = 0xa4, [OMAP_I2C_OA_REG] = 0xa8, [OMAP_I2C_SA_REG] = 0xac, [OMAP_I2C_PSC_REG] = 0xb0, [OMAP_I2C_SCLL_REG] = 0xb4, [OMAP_I2C_SCLH_REG] = 0xb8, [OMAP_I2C_SYSTEST_REG] = 0xbC, [OMAP_I2C_BUFSTAT_REG] = 0xc0, [OMAP_I2C_IP_V2_REVNB_LO] = 0x00, [OMAP_I2C_IP_V2_REVNB_HI] = 0x04, [OMAP_I2C_IP_V2_IRQSTATUS_RAW] = 0x24, [OMAP_I2C_IP_V2_IRQENABLE_SET] = 0x2c, [OMAP_I2C_IP_V2_IRQENABLE_CLR] = 0x30, }; 与spec能够对应上。不过这个列表不是根据寄存器地址排序的，是根据：

enum { OMAP_I2C_REV_REG = 0, OMAP_I2C_IE_REG, OMAP_I2C_STAT_REG, OMAP_I2C_IV_REG, OMAP_I2C_WE_REG, OMAP_I2C_SYSS_REG, OMAP_I2C_BUF_REG, OMAP_I2C_CNT_REG, OMAP_I2C_DATA_REG, OMAP_I2C_SYSC_REG, OMAP_I2C_CON_REG, OMAP_I2C_OA_REG, OMAP_I2C_SA_REG, OMAP_I2C_PSC_REG, OMAP_I2C_SCLL_REG, OMAP_I2C_SCLH_REG, OMAP_I2C_SYSTEST_REG, OMAP_I2C_BUFSTAT_REG, /* only on OMAP4430 */ OMAP_I2C_IP_V2_REVNB_LO, OMAP_I2C_IP_V2_REVNB_HI, OMAP_I2C_IP_V2_IRQSTATUS_RAW, OMAP_I2C_IP_V2_IRQENABLE_SET, OMAP_I2C_IP_V2_IRQENABLE_CLR, }; 共计23个寄存器。接下来是获取FIFO信息：

if (!(dev->flags & OMAP_I2C_FLAG_NO_FIFO)) { u16 s; /* * OMAP_I2C_BUFSTAT_REG对应寄存器地图中的寄存器0xc0，即I2C_BUFSTAT寄存器。 * 其第14~15位代表FIFO大小：0x0-8字节，0x1-16字节，0x2-32字节，0x3-64字节，只读寄存器。 * 改变RX/TX FIFO可通过改写I2C_BUF 0x94寄存器 */ s = (omap_i2c_read_reg(dev, OMAP_I2C_BUFSTAT_REG) >> 14) & 0x3; dev->fifo_size = 0x8 << s; dev->fifo_size = (dev->fifo_size / 2); //折半是为了处理潜在事件 } 接下来是对I2C适配器的初始化：

/* reset ASAP, clearing any IRQs */ //尽快重置，清除所有中断位 omap_i2c_init(dev); 进入此函数后在对具体硬件操作前还进行了时钟的相关计算，由于代码比较冗长，这里直接根据实际情况提炼出部分代码进行分析：

static int omap_i2c_init(struct omap_i2c_dev *dev) { u16 psc = 0, scll = 0, sclh = 0; u16 fsscll = 0, fssclh = 0, hsscll = 0, hssclh = 0; unsigned long fclk_rate = 12000000; //12MHz unsigned long internal_clk = 0; struct clk *fclk; if (!(dev->flags & OMAP_I2C_FLAG_SIMPLE_CLOCK)) { //上边的代码中表示过，默认为100KHz。即标准模式，而此I2C适配器只能支持标准和快速，对于高速模式并不支持 internal_clk = 4000; fclk = clk_get(dev->dev, \ fclk_rate = clk_get_rate(fclk) / 1000; clk_put(fclk); /* Compute prescaler divisor */ psc = fclk_rate / internal_clk; //计算分频器系数，0~0xff表示1倍到256倍 psc = psc - 1; /* * SCLL为SCL低电平设置，持续时间tROW = (SCLL + 7) * ICLK，即SCLL = tROW / ICLK - 7 * SCLH为SCL高电平设置，持续时间tHIGH= (SCLH + 5) * ICLK，即SCLH = tHIGH/ ICLK - 5 */ /* Standard mode */ fsscll = internal_clk / (dev->speed * 2) - 7; fssclh = internal_clk / (dev->speed * 2) - 5; scll = (hsscll << OMAP_I2C_SCLL_HSSCLL) | fsscll; sclh = (hssclh << OMAP_I2C_SCLH_HSSCLH) | fssclh; } dev->iestate = (OMAP_I2C_IE_XRDY | OMAP_I2C_IE_RRDY | OMAP_I2C_IE_ARDY | OMAP_I2C_IE_NACK | OMAP_I2C_IE_AL) | ((dev->fifo_size) ? (OMAP_I2C_IE_RDR | OMAP_I2C_IE_XDR) : 0); //设置传输数据相关中断位 dev->pscstate = psc; dev->scllstate = scll; dev->sclhstate = sclh; __omap_i2c_init(dev); return 0; } 对一些最后的必要参数计算或匹配完后，通过最终的__omap_i2c_init(dev)进行最后的写入：

static void __omap_i2c_init(struct omap_i2c_dev *dev) { omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_CON_REG, 0); //重置控制器 /* Setup clock prescaler to obtain approx 12MHz I2C module clock: */ omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_PSC_REG, dev->pscstate); //设置分频器参数 /* SCL low and high time values */ omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_SCLL_REG, dev->scllstate); //设置SCL高低电平参数 omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_SCLH_REG, dev->sclhstate); if (dev->rev >= OMAP_I2C_REV_ON_3430_3530) omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_WE_REG, dev->westate); /* Take the I2C module out of reset: */ omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_CON_REG, OMAP_I2C_CON_EN); //使能I2C适配器 /* * Don't write to this register if the IE state is 0 as it can * cause deadlock. */ if (dev->iestate) omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_IE_REG, dev->iestate); //设置中断使能位 } 到这里硬件模块的初始化工作就全部完成了。接下来继续，包含了中断处理程序注册、适配器注册等。

r = devm_request_threaded_irq(&pdev->dev, dev->irq, omap_i2c_isr, omap_i2c_isr_thread, IRQF_NO_SUSPEND | IRQF_ONESHOT, pdev->name, dev); //申请中断，并安装相应的handle及中断工作线程（主要包含传输工作） if (r) { dev_err(dev->dev, \ goto err_unuse_clocks; } adap = &dev->adapter; //开始准备适配器的注册工作 i2c_set_adapdata(adap, dev); //之前设置、计算的那些参数不能丢掉，要保存在adapter的dev->p->driver_data中。 adap->owner = THIS_MODULE; adap->class = I2C_CLASS_HWMON; strlcpy(adap->name, \adap->algo = &omap_i2c_algo; //此适配器的通讯算法 adap->dev.parent = &pdev->dev; adap->dev.of_node = pdev->dev.of_node; /* i2c device drivers may be active on return from add_adapter() */ adap->nr = pdev->id; //指定总线号 r = i2c_add_numbered_adapter(adap); //注册适配器 of_i2c_register_devices(adap); //注册在DTS中声明的I2C设备 至此此I2C适配器成功注册，属于他的I2C设备也即将通过注册。稍做休息，然后分析最最重要的adapter->algo成员。

static const struct i2c_algorithm omap_i2c_algo = { .master_xfer = omap_i2c_xfer, .functionality = omap_i2c_func, }; 先看简单的功能查询接口函数：

static u32 omap_i2c_func(struct i2c_adapter *adap) { return I2C_FUNC_I2C | (I2C_FUNC_SMBUS_EMUL & ~I2C_FUNC_SMBUS_QUICK) | I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING; } 支持I2C、支持仿真SMBUS但不支持快速协议、支持协议编码（自定义协议）。在分析master_xfer成员前先熟悉一下i2c_msg的数据结构：

struct i2c_msg { __u16 addr; /* slave address */ __u16 flags; #define I2C_M_TEN 0x0010 /* this is a ten bit chip address */ //10bit从地址 #define I2C_M_RD 0x0001 /* read data, from slave to master */ //读数据 /* * 相关资料 https://www.kernel.org/doc/Documentation/i2c/i2c-protocol */ #define I2C_M_STOP 0x8000 /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */ //每个消息后都会带有一个STOP位 #define I2C_M_NOSTART 0x4000 /* if I2C_FUNC_NOSTART */ //多消息传输，在第二个消息前设置此位 #define I2C_M_REV_DIR_ADDR 0x2000 /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */ //切换读写标志位 #define I2C_M_IGNORE_NAK 0x1000 /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */ //no ACK位会被视为ACK #define I2C_M_NO_RD_ACK 0x0800 /* if I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING */ //读消息时候，主设备的ACK/no ACK位会被忽略 #define I2C_M_RECV_LEN 0x0400 /* length will be first received byte */ __u16 len; /* msg length */ __u8 *buf; /* pointer to msg data */ }; ? addr即从设备地址

? ? ?

flags可以控制数据、协议格式等 len代表消息产股的

buf是指向所传输数据的指针

下面介绍AM3359 I2C适配器的传输机制：

static int omap_i2c_xfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg msgs[], int num) { struct omap_i2c_dev *dev = i2c_get_adapdata(adap); int i; int r; r = pm_runtime_get_sync(dev->dev); if (IS_ERR_VALUE(r)) goto out; r = omap_i2c_wait_for_bb(dev); //通过读取寄存器I2C_IRQSTATUS的12位BB查询总线状态，等待总线空闲 if (r < 0) goto out; if (dev->set_mpu_wkup_lat != NULL) dev->set_mpu_wkup_lat(dev->dev, dev->latency); for (i = 0; i < num; i++) { r = omap_i2c_xfer_msg(adap, &msgs[i], (i == (num - 1))); //传输消息，最后一条消息接STOP位 if (r != 0) break; } if (r == 0) r = num; omap_i2c_wait_for_bb(dev); out: pm_runtime_mark_last_busy(dev->dev); pm_runtime_put_autosuspend(dev->dev); return r; } omap_i2c_xfer_msg比较长，让我们慢慢分析：

static int omap_i2c_xfer_msg(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msg, int stop) { struct omap_i2c_dev *dev = i2c_get_adapdata(adap); unsigned long timeout; u16 w; dev_dbg(dev->dev, \ msg->addr, msg->len, msg->flags, stop); if (msg->len == 0) //无效长度检测 return -EINVAL; dev->receiver = !!(msg->flags & I2C_M_RD); //判断是否为读取数据，若是则为receiver模式 omap_i2c_resize_fifo(dev, msg->len, dev->receiver); //根据所需发送/接收数据调整并清空对应FIFO，操作I2C_BUF寄存器0x94 //14位，清除接收FIFO，13~8位设置接收FIFO大小，最大64字节 //6位，清除发送FIFO，0~5位设置发送FIFO大小，最大64字节 omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_SA_REG, msg->addr); //写入从地址 /* REVISIT: Could the STB bit of I2C_CON be used with probing? */ dev->buf = msg->buf; //组装消息 dev->buf_len = msg->len; /* make sure writes to dev->buf_len are ordered */ barrier(); omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_CNT_REG, dev->buf_len); //写入消息数量 /* Clear the FIFO Buffers */ w = omap_i2c_read_reg(dev, OMAP_I2C_BUF_REG); w |= OMAP_I2C_BUF_RXFIF_CLR | OMAP_I2C_BUF_TXFIF_CLR; omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_BUF_REG, w); //依然是清除FIFO，在omap_i2c_resize_fifo中只清除了RX/TX之一，由dev->receiver决定 INIT_COMPLETION(dev->cmd_complete); //初始化等待量，是为中断处理线程准备的 dev->cmd_err = 0; //清空错误码 w = OMAP_I2C_CON_EN | OMAP_I2C_CON_MST | OMAP_I2C_CON_STT; //使能I2C适配器，并设置master模式，产生开始位。即S-A-D /* S开始位，A从地址，D数据，P停止位。在I2C适配器发送数据时的序列为： * S-A-D-(n)-P * 而即便是I2C适配器从从设备中读取数据，其协议头也是一样的，之后后续发生改变： * S-A-D-S-A-D-P 关于读写方向，一包含在A中。所以无论是读还是写，第一个S-A-D都会有的。 */ /* High speed configuration */ if (dev->speed > 400) w |= OMAP_I2C_CON_OPMODE_HS; if (msg->flags & I2C_M_STOP) stop = 1; if (msg->flags & I2C_M_TEN) //10bit从地址扩展 w |= OMAP_I2C_CON_XA; if (!(msg->flags & I2C_M_RD)) w |= OMAP_I2C_CON_TRX; //设置是发送、接收模式 if (!dev->b_hw && stop) //在传输最后生成一个STOP位，若flags设置了I2C_M_STOP则每一个消息后都要跟一个STOP位（真的有这样的从设备需求） w |= OMAP_I2C_CON_STP; omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_CON_REG, w); //通过设置I2C_CON寄存器初始化一次传输，此处后进入中断程序 /* * Don't write stt and stp together on some hardware. */ if (dev->b_hw && stop) { unsigned long delay = jiffies + OMAP_I2C_TIMEOUT; u16 con = omap_i2c_read_reg(dev, OMAP_I2C_CON_REG); while (con & OMAP_I2C_CON_STT) { con = omap_i2c_read_reg(dev, OMAP_I2C_CON_REG); /* Let the user know if i2c is in a bad state */ if (time_after(jiffies, delay)) { dev_err(dev->dev, \ \ return -ETIMEDOUT; } cpu_relax(); } w |= OMAP_I2C_CON_STP; w &= ~OMAP_I2C_CON_STT; omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_CON_REG, w); //写停止位 } /* * REVISIT: We should abort the transfer on signals, but the bus goes * into arbitration and we're currently unable to recover from it. */ timeout = wait_for_completion_timeout(&dev->cmd_complete, OMAP_I2C_TIMEOUT); //等待中断处理完成 if (timeout == 0) { dev_err(dev->dev, \ omap_i2c_reset(dev); __omap_i2c_init(dev); return -ETIMEDOUT; } if (likely(!dev->cmd_err)) //下边是一些错误处理，错误码会在中断处理中出错的时候配置上 return 0; /* We have an error */ if (dev->cmd_err & (OMAP_I2C_STAT_AL | OMAP_I2C_STAT_ROVR | OMAP_I2C_STAT_XUDF)) { omap_i2c_reset(dev); __omap_i2c_init(dev); return -EIO; } if (dev->cmd_err & OMAP_I2C_STAT_NACK) { if (msg->flags & I2C_M_IGNORE_NAK) return 0; if (stop) { w = omap_i2c_read_reg(dev, OMAP_I2C_CON_REG); w |= OMAP_I2C_CON_STP; omap_i2c_write_reg(dev, OMAP_I2C_CON_REG, w); } return -EREMOTEIO; } return -EIO; } 可见，这里只是对消息的发送、接收做了前期的初始化以及扫尾工作，关键在于中断如何处理：

static irqreturn_t omap_i2c_isr(int irq, void *dev_id) { struct omap_i2c_dev *dev = dev_id; irqreturn_t ret = IRQ_HANDLED; u16 mask; u16 stat; spin_lock(&dev->lock); mask = omap_i2c_read_reg(dev, OMAP_I2C_IE_REG); stat = omap_i2c_read_reg(dev, OMAP_I2C_STAT_REG); if (stat & mask) //检验中断是否有效，若有效则开启中断线程 ret = IRQ_WAKE_THREAD; spin_unlock(&dev->lock); return ret; } 接下来进入I2C适配器的中断处理线程：

static irqreturn_t omap_i2c_isr_thread(int this_irq, void *dev_id) { struct omap_i2c_dev *dev = dev_id; unsigned long flags; u16 bits; u16 stat; int err = 0, count = 0; spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags); do { bits = omap_i2c_read_reg(dev, OMAP_I2C_IE_REG); stat = omap_i2c_read_reg(dev, OMAP_I2C_STAT_REG); stat &= bits; //IRQ status和使能寄存器基本是一一对应的（除部分保留位） /* If we're in receiver mode, ignore XDR/XRDY */ //根据不同模式自动忽略对应寄存器 if (dev->receiver) stat &= ~(OMAP_I2C_STAT_XDR | OMAP_I2C_STAT_XRDY); else stat &= ~(OMAP_I2C_STAT_RDR | OMAP_I2C_STAT_RRDY); if (!stat) { /* my work here is done */ goto out;

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