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I2C驱动(六) – I2C驱动程序模型
I2C驱动(七) – 编写I2C设备驱动之i2c_driver
I2C驱动(八) – 编写I2C设备驱动之i2c_client

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参考资料

• Linux内核文档:
  • Linux-4.9.88\Documentation\devicetree\bindings\i2c\i2c-gpio.txt
• Linux内核驱动程序：使用GPIO模拟I2C
  • Linux-4.9.88\drivers\i2c\busses\i2c-gpio.c
• Linux内核真正的I2C控制器驱动程序
  • IMX6ULL: Linux-4.9.88\drivers\i2c\busses\i2c-imx.c

一、回顾

1.1 I2C驱动程序的层次

假设有一个epprom设备，应用层想要往里写 “abc” 三个字符，步骤如下：
（1）应用层
应用层就是个大爷，他不管底层怎么实现，他只调用write往里写“abc”.
（2）i2c设备驱动层
设备驱动层，知道要怎么发，他会分3次往里写：

• S 0x50 0x0 ‘a’ p //发出start信号，往设备地址0x50的寄存器0x0写入’a’，发出停止信号p
• S 0x50 0x1 ‘a’ p
• S 0x50 0x2 ‘a’ p

（3）核心层
抽象出一些通用接口，辅助实现传输
（4）控制器层
真正做i2c读写操作

1.2 I2C总线-设备-驱动模型

前面我们已经分析知道i2c设备驱动基于i2c总线-设备-驱动模型，可以分为i2c_client和i2c_driver两边，并分别讲述了二者的编写过程。其中i2c_client结构中包含一个i2c_adapter类型变量，也就是这个i2c设备对应的控制器。下面介绍i2c_adapter的框架和编写过程。

二、I2C_Adapter驱动框架

2.1 重要结构

（1）i2c_adapter
它代表一个i2c控制器，最重要的两个成员：*algo 里面提供了各种传输函数；nr表示第几条i2c总线。

struct i2c_adapter {
... const struct i2c_algorithm *algo; //i2c算法，里面包含有传输函数
...int nr; //表示第几条i2c总线
...
};

（2）i2c_algorithm

struct i2c_algorithm {/* 这是最重要的函数，它实现了一般的I2C传输，用来传输一个或多个i2c_msg */int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs,int num);/* 实现SMBus传输，如果不提供这个函数，SMBus传输会使用master_xfer来模拟 */		   int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr,unsigned short flags, char read_write,u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data);/* 返回所支持的flags：各类I2C_FUNC_* */u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);#if IS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)/* 有些I2C Adapter也可工作与Slave模式，用来实现或模拟一个I2C设备* reg_slave就是让把一个i2c_client注册到I2C Adapter，换句话说就是让这	* 个I2C Adapter模拟该i2c_client; unreg_slave：反注册*/int (*reg_slave)(struct i2c_client *client);int (*unreg_slave)(struct i2c_client *client);
#endif
};

2.2 驱动程序框架

（1）怎么写驱动？

还是一样的套路：分配、设置、注册i2c_adapter结构体:

• i2c_adapter的核心是i2c_algorithm
• i2c_algorithm的核心是master_xfer

（2）在哪里分配、设置、注册i2c_adapter结构体？

使用万能的驱动程序结构：platform总线-设备-驱动模型，和i2c总线-设备-驱动模型是同一个道理，程序分为platform_device 和 platform_driver两边，platform_device 也可以是设备树定义，二者进行匹配，成功就调用probe函数。probe函数中我们分配、设备、注册一个i2c_adpater结构体。

（3）编写程序
1. 添加设备树
在根节点下添加

/{i2c-bus-virtual{compatible = "100ask, i2c-bus-virtual";};
}

2. 编写i2c_adapter驱动框架
参考gpio-i2c.c

#include <linux/completion.h>
#include <linux/debugfs.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/i2c-algo-bit.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/platform_data/i2c-gpio.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/slab.h>static struct i2c_adapter *g_adapter;/* 核心：传输函数 */
static int i2c_bus_virtual_master_xfer(struct i2c_adapter *i2c_adap,struct i2c_msg msgs[], int num)
{int i;for (i = 0; i < num; i++){// do transfer msgs[i];}return num;
}/* 返回可支持的功能函数 */
static u32 i2c_bus_virtual_func(struct i2c_adapter *adap)
{return I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_NOSTART | I2C_FUNC_SMBUS_EMUL |I2C_FUNC_SMBUS_READ_BLOCK_DATA |I2C_FUNC_SMBUS_BLOCK_PROC_CALL |I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING;
}const struct i2c_algorithm i2c_bus_virtual_algo = {.master_xfer   = i2c_bus_virtual_master_xfer,.functionality = i2c_bus_virtual_func,
};static int i2c_bus_virtual_probe(struct platform_device *pdev)
{/* 从设备树获得信息，设置i2c_adapter,例如频率等等  *//* 分配, 设置, 注册 i2c_adapter */g_adapter = kzalloc(sizeof(*g_adapter), GFP_KERNEL);g_adapter->owner = THIS_MODULE;g_adapter->class = I2C_CLASS_HWMON | I2C_CLASS_SPD;g_adapter->nr = -1;snprintf(g_adapter->name, sizeof(g_adapter->name), "i2c-bus-virtual");g_adapter->algo = &i2c_bus_virtual_algo;i2c_add_adapter(g_adapter);  //不管adap->nr原来是什么，都动态设置adap->nr// i2c_add_numbered_adapter(g_adapter); //如果adap->nr == -1 则动态分配nr; 否则使用该nr return 0;
}static int i2c_bus_virtual_remove(struct platform_device *pdev)
{i2c_del_adapter(g_adapter);return 0;
}static const struct of_device_id i2c_bus_virtual_dt_ids[] = {{ .compatible = "100ask,i2c-bus-virtual", },{ /* sentinel */ }
};/* 构造platform_driver结构体 */
static struct platform_driver i2c_bus_virtual_driver = {.driver		= {.name	= "i2c-bus-virtual",.of_match_table	= of_match_ptr(i2c_bus_virtual_dt_ids),},.probe		= i2c_bus_virtual_probe,.remove		= i2c_bus_virtual_remove,
};/* 入口函数 */
static int __init i2c_bus_virtual_init(void)
{int ret;/* 注册platform_driver结构 */ret = platform_driver_register(&i2c_bus_virtual_driver);if (ret)printk(KERN_ERR "i2c-gpio: probe failed: %d\n", ret);return ret;
}
/*出口函数 */
static void __exit i2c_bus_virtual_exit(void)
{/* 卸载platform_driver结构 */platform_driver_unregister(&i2c_bus_virtual_driver);
}
module_init(i2c_bus_virtual_init);
module_exit(i2c_bus_virtual_exit);MODULE_AUTHOR("zhongpz");
MODULE_LICENSE("GPL");

三、总结

本文介绍了i2c_adapter的结构和编写步骤，并编写出了驱动框架。