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I2C（Inter-Integrated Circuit）總線是一種串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，被用于連接芯片之間的通信。在Linux內(nèi)核中，i2c子系統(tǒng)驅(qū)動負責(zé)管理I2C總線，允許多個設(shè)備通過同一條總線進行通信。本文將介紹linux內(nèi)核i2c子系統(tǒng)驅(qū)動的相關(guān)知識。
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一、i2c子系統(tǒng)驅(qū)動的結(jié)構(gòu)
在Linux內(nèi)核中，i2c子系統(tǒng)驅(qū)動通常包含以下幾個結(jié)構(gòu)：
1. i2c_adapter結(jié)構(gòu)體
i2c_adapter結(jié)構(gòu)體描述了一條I2C總線的特性，包括總線地址、時鐘頻率、數(shù)據(jù)傳送方式等。該結(jié)構(gòu)體的定義在i2c.h頭文件中，如下所示：
struct i2c_adapter {
struct module *owner;
const char *name;
u32 class;
u32 nr;
struct bus_type *bus;
u32 algo_data;
struct i2c_algorithm *algo;
void *algo_priv;
struct device dev;
unsigned long algo_data_dma;
unsigned long owndata;
unsigned int timeout;
unsigned int retries;
bool (*unrecoverable)(struct i2c_adapter *, struct i2c_msg *);
int (*setup)(struct i2c_adapter *);
void (*shutdown)(struct i2c_adapter *);
int (*bus_recovery)(struct i2c_adapter *);
void *adapdata;
struct i2c_lock_operations *lock_ops;
const struct of_device_id *of_match_table;
};
2. i2c_algorithm結(jié)構(gòu)體
i2c_algorithm結(jié)構(gòu)體定義了I2C總線中的通信算法，包括數(shù)據(jù)傳輸格式、地址范圍等。該結(jié)構(gòu)體的定義在i2c.h頭文件中，如下所示：
struct i2c_algorithm {
int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs,
int num);
int (*bus_xfer)(struct i2c_adapter *adapter, u16 addr,
unsigned short flags, char read_write,
u8 command, int size, union i2c_bus_data *data);
int (*master_recv)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs,
int num);
int (*master_send)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs,
int num);
u32 (*functionality)(struct i2c_adapter *);
struct module *owner;
const char *name;
};
3. i2c_driver結(jié)構(gòu)體
i2c_driver結(jié)構(gòu)體描述了一個i2c設(shè)備的特性，包括設(shè)備類型、ID等信息。該結(jié)構(gòu)體的定義在i2c.h頭文件中，如下所示：
struct i2c_driver {
unsigned int class;
const struct i2c_device_id *id_table;
int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *);
int (*remove)(struct i2c_client *);
void (*shutdown)(struct i2c_client *);
int (*suspend)(struct i2c_client *, pm_message_t state);
int (*resume)(struct i2c_client *);
const struct i2c_device_id *of_match_table;
const struct of_device_id *of_match_table;
struct device_driver driver;
};
4. i2c_client結(jié)構(gòu)體
i2c_client結(jié)構(gòu)體描述了一個具體的i2c設(shè)備，包括設(shè)備地址、設(shè)備類型、驅(qū)動等信息。該結(jié)構(gòu)體的定義在i2c.h頭文件中，如下所示：
struct i2c_client {
int irq;
unsigned short flags;
unsigned short addr;
char name[I2C_NAME_SIZE];
struct device dev;
struct i2c_adapter *adapter;
struct i2c_driver *driver;
void *algo_data;
struct i2c_board_info const *board_info;
};
二、i2c子系統(tǒng)驅(qū)動的通信過程
i2c子系統(tǒng)驅(qū)動的通信過程需要經(jīng)過以下步驟：
1. 注冊i2c_adapter
初次使用I2C總線時，需要先注冊i2c_adapter結(jié)構(gòu)體，告訴內(nèi)核I2C總線的特性。在Linux內(nèi)核中，注冊i2c_adapter結(jié)構(gòu)體可以使用i2c_add_adapter函數(shù)來完成。
2. 注冊i2c_driver
為了能夠與具體的i2c設(shè)備通信，需要先注冊i2c_driver結(jié)構(gòu)體。在Linux內(nèi)核中，注冊i2c_driver結(jié)構(gòu)體可以使用i2c_add_driver函數(shù)來完成。
3. 連接i2c_client設(shè)備
一旦I2C總線被注冊成功，可以使用i2c_new_device函數(shù)連接一個i2c_client設(shè)備。在連接設(shè)備時，需要指定設(shè)備地址、設(shè)備類型等信息。
4. 與設(shè)備通信
當(dāng)i2c_client設(shè)備連接成功后，就可以使用該設(shè)備進行I2C通信了。在Linux內(nèi)核中，I2C數(shù)據(jù)的傳輸通常使用i2c_transfer函數(shù)進行。該函數(shù)需要傳入一個指向i2c_msg結(jié)構(gòu)體的指針，該結(jié)構(gòu)體用于描述數(shù)據(jù)的傳輸信息。
5. 注銷i2c_driver和i2c_adapter
當(dāng)使用完i2c_driver和i2c_adapter之后，需要使用i2c_del_driver和i2c_del_adapter函數(shù)來注銷。
三、i2c子系統(tǒng)驅(qū)動的應(yīng)用場景
i2c子系統(tǒng)驅(qū)動在Linux內(nèi)核中的應(yīng)用廣泛，包括但不限于以下場景：
1. 屏幕顯示
在Linux內(nèi)核中，i2c子系統(tǒng)驅(qū)動可用于控制顯示器的點陣屏幕，比如樹莓派的OLED屏幕等。
2. 觸摸屏
i2c子系統(tǒng)驅(qū)動還可用于連接觸摸屏設(shè)備，實現(xiàn)觸摸控制。
3. 傳感器
i2c子系統(tǒng)驅(qū)動也可以用于連接各種傳感器設(shè)備，如溫度傳感器、氣壓傳感器等。這些設(shè)備通常需要I2C總線進行數(shù)據(jù)傳輸。
i2c子系統(tǒng)驅(qū)動在Linux內(nèi)核中的應(yīng)用范圍廣泛，是連接各種設(shè)備的重要手段。通過對i2c子系統(tǒng)驅(qū)動的深入了解，可以更好地開發(fā)和使用相關(guān)設(shè)備。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- 求教怎么學(xué)習(xí)linux內(nèi)核驅(qū)動
- 在linux上怎樣增加一個i2c設(shè)備？
求教怎么學(xué)習(xí)linux內(nèi)核驅(qū)動
1. 分享Linux內(nèi)核學(xué)習(xí)和驅(qū)動開發(fā)的經(jīng)驗。
內(nèi)核逗戚學(xué)習(xí)
Linux 內(nèi)核功能越來越完善，如果沒有充裕的時間，深入內(nèi)核并不是很現(xiàn)實。所以建議先讀一本內(nèi)核的書，
之一遍是讀，會讀的很迷糊；之后反省一下，然后再瀏覽一下；可以想象一個 OS 是如何運行的，這樣可以不
陷入 Linux 內(nèi)核的細節(jié)；最后可以深入自己感興趣或者需要的那一子系統(tǒng)
推薦 《Linux Kernel Development》
即便是子系統(tǒng)，也是很龐大的。一個省力的方式是網(wǎng)上搜一些相關(guān)的文章，便于快速了解這個子系統(tǒng)的運作；
然后結(jié)合代碼，形成自己的認知，最后做一下總結(jié)。如果僅僅是快速了解某一子系統(tǒng)的運作，可以參考一些早期
代碼的注解書籍，再深入的時候看看最新的代碼實現(xiàn)
對內(nèi)核的認知是一個反復(fù)的過程，一開始并不完善，可能需要反復(fù)糾正。不要陷入這種糾錯中；而是以后繼續(xù)
使用和學(xué)習(xí)過程中，發(fā)現(xiàn)了沒有弄清楚的地方再深入，畢竟 Linux 內(nèi)核是不斷變化的
還有一個很好的方式是，從系統(tǒng)調(diào)用入手，現(xiàn)在這方面的數(shù)據(jù)不少，而且對系統(tǒng)調(diào)用的語義都有講解，這樣可以
間接了解 Linux 系統(tǒng)的一些概念。對系統(tǒng)調(diào)用熟悉了，可以根據(jù)系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程，來大體了解內(nèi)核的一個
運作過程；但是跟蹤系統(tǒng)調(diào)用的時候要注意抓主線，現(xiàn)在內(nèi)核系統(tǒng)很復(fù)雜，一些 code path 上可能會涉及多個
子系統(tǒng)，可以從名字上猜測它們是干什么的，不需要深入，否則會發(fā)現(xiàn)精力完全被分散掉了
學(xué)習(xí) Linux 內(nèi)核，一個很重要的是抽象的能力，所謂的抽象這里僅僅是指分清接口和接口的實現(xiàn)。因為 Linux
內(nèi)核子系統(tǒng)很多，有很多子系統(tǒng)相互滲透，這樣 code path 看上去很復(fù)雜。閱讀代碼的時候，為了排除干擾，
需要分清哪些是自己需要看的，哪些是其它子系統(tǒng)的接口，對于其它子系統(tǒng)的接口，先當(dāng)作它們功能完善不會
出問題好了，這樣可以關(guān)注重點；打個比方，一個應(yīng)用程序的代碼可能量很大，比如一個 apache 項目，它
包含很多組件，有時候閱讀代碼的時候會看到不同組件的 API，深入看相關(guān)組件實現(xiàn)并不現(xiàn)實，這時候分清主次
對于代碰孝碼的閱讀就很有幫助了，總不能看到了 malloc 就要先把它的實現(xiàn)弄清楚吧，系統(tǒng)調(diào)用多者呢
推薦書籍
OReilly.Linux.System.Programming.2nd.Edition
The.Linux.Programming.Interface
驅(qū)動開發(fā)
一直圍繞服務(wù)器做，接觸的比較多的是網(wǎng)卡驅(qū)動。最開始想著從上到下，好好學(xué)習(xí)協(xié)議棧，后來發(fā)現(xiàn)內(nèi)容太多，
進展太慢。后來參考一些驅(qū)動開發(fā)方面的書籍，把驅(qū)動獨立開，使用內(nèi)核提供的接口，就類似寫應(yīng)用的時候很多
情況下只需要了解系統(tǒng)接口和庫函數(shù)的原型描述而不需要繼續(xù)深入一樣。這樣把自己從內(nèi)核復(fù)雜的實現(xiàn)細節(jié)中解
放出來，可以重點看網(wǎng)卡的特性部分；之后可以再深入了解設(shè)備的運作過程，比如網(wǎng)卡的收發(fā)包在協(xié)議棧中的
位置和運作
個人感覺如果工作中能接觸驅(qū)動開發(fā)更好，否則很多情況下，有的設(shè)備并不常見，比如 Infiniband 卡
現(xiàn)在民用設(shè)備越來越廣泛，可以選擇自己感興山吵陵趣而手頭又容易有的設(shè)備進行研究，比如無線網(wǎng)卡、wifi 等
驅(qū)動開發(fā)，一定要先專注一個設(shè)備，從頭到尾熟悉一遍，然后總結(jié)驅(qū)動開發(fā)是怎樣的、驅(qū)動是如何關(guān)聯(lián)到系統(tǒng)中
的、Linux 采用什么樣的分層模式來提供對多種多樣設(shè)備的支持，如類似 VFS 一樣的抽象分層
推薦
linux device driver, 3rd edition
Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解
2. 您覺得Linux驅(qū)動開發(fā)的難點是什么，有什么好的方法來克服？
Linux 內(nèi)核對各種設(shè)備的驅(qū)動開發(fā)提供了完善的框架支持，對應(yīng)某個驅(qū)動，把對外的接口弄清楚就可以了。打個
比方，一個設(shè)備可能在不同的 OS 上需要支持，比如 FreeBSD/Windows 等，每個 OS 都有自己定義的接口，
設(shè)備的驅(qū)動定義好與這些 OS 接口的連接，剩下的就是設(shè)備本身的特性管理以及驅(qū)動接口中對設(shè)備管理函數(shù)的調(diào)
用了，比如寄存器訪問、配置管理、緩沖區(qū)管理、數(shù)據(jù)收發(fā)等，比較重要的中斷和同步的控制，要避免數(shù)據(jù)處理的
時候的死鎖。
比如網(wǎng)卡驅(qū)動，基本的要求是提供內(nèi)核需要的接口，這樣網(wǎng)卡驅(qū)動才能掛接到系統(tǒng)中，剩下的就是接口需要調(diào)用
網(wǎng)卡驅(qū)動的內(nèi)部函數(shù)，來對網(wǎng)卡進行控制、數(shù)據(jù)收發(fā)和管理等
Linux 支持的設(shè)備種類繁多，不可能所有都掌握，某一子系統(tǒng)也只能是熟悉，因為同類設(shè)備還有許多自由的特性。
寫驅(qū)動的步驟可以概括為：
) 閱讀設(shè)備規(guī)范，對設(shè)備的運行機理有所了解
為了減少干擾，不考慮要支持的 OS，獨立與 OS 考慮基本的功能如何實現(xiàn)
) 參考同類設(shè)備在 Linux 內(nèi)核中的驅(qū)動架構(gòu)
) 提供基本的 Linux 設(shè)備驅(qū)動接口和實現(xiàn)設(shè)備的基本功能，比如網(wǎng)卡收發(fā)小數(shù)據(jù)量
) 在性能上逐步提示，比如網(wǎng)卡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量加大、中斷及時處理、避免死鎖等
) 對邊界條件進行完善，網(wǎng)卡上就是對一些特殊大小的數(shù)據(jù)包傳輸完善等
) 對設(shè)備進行更高級控制的支持，比如網(wǎng)卡支持 ethtool 等工具
) 反復(fù)調(diào)試、改進和優(yōu)化
3. Linux內(nèi)核有上百個驅(qū)動子系統(tǒng)，你研究過內(nèi)核各種驅(qū)動子系統(tǒng)的共性，層次結(jié)構(gòu)設(shè)計嗎？分享學(xué)習(xí)一個Linux內(nèi)核子系統(tǒng)的經(jīng)驗，例如USB、I2C、HID等driver。
每一個子系統(tǒng)都巨大無比，而且涉及各種硬件規(guī)范，很難去搞明白所有。只能是遇到問題的時候，
能對某一部分深入下去。之前了解過 SCSI 的架構(gòu)，最上層的抽象，中間層的橋梁，更底層的設(shè)備
驅(qū)動控制
如果僅僅是做 driver 的工作，可以把精力放在設(shè)備特性上，Linux 內(nèi)核部分只需要了解驅(qū)動
接口和同步、內(nèi)存管理等基本功能
4. 您深入研究過Linux設(shè)備驅(qū)動模型，關(guān)注過Linux內(nèi)核驅(qū)動的設(shè)計思想嗎？
Linux 設(shè)備驅(qū)動模型是從分類的角度來看待設(shè)備，分類是多維的，所以 /sys 下也是多個目錄
另外，設(shè)備驅(qū)動模型給出了系統(tǒng)中設(shè)備布局信息，比如根據(jù)總線地址可以定位對應(yīng)的設(shè)備目錄等
Linux 內(nèi)核驅(qū)動可以都是遵循一個逐層抽象的架構(gòu)：
最上層的抽象層便于系統(tǒng)軟件的訪問，
中間層的實現(xiàn)硬件協(xié)議細節(jié)，同時提供上下兩層連接的接口，
對于最下層的 driver 來說就是要定義底層驅(qū)動要實現(xiàn)的接口和實際的設(shè)備控制
由于 Linux 內(nèi)核各類驅(qū)動的框架支持，driver 可以更加關(guān)注設(shè)備本身的特性
5. Android系統(tǒng)是基于Linux內(nèi)核的，傳統(tǒng)的Linux驅(qū)動開發(fā)和Android驅(qū)動開發(fā)有什么區(qū)別？
傳統(tǒng)的 Linux 內(nèi)核驅(qū)動開發(fā)，只需要定義好 Linux 需要的驅(qū)動接口就好了，之后
專注與設(shè)備本身的特性
而 Android 驅(qū)動開發(fā)，需要將設(shè)備操作接口繼續(xù)封裝，提供上層使用的 Java API；
driver 部分可以使用 C 代碼，一些更復(fù)雜的操作可以用 Java 實現(xiàn)，然后 driver
提供對復(fù)雜操作的接口支持
一個很重要的方面是功能的分離定義，比如哪些是 driver 實現(xiàn)的，哪些是上層實現(xiàn)的，
它們之間的接口是怎樣的，定義好這些，就可以按照傳統(tǒng) driver 的實現(xiàn)方式來做了；
從某種程度上，可以看作是傳統(tǒng) driver 跟相關(guān) tools 轉(zhuǎn)換成了 Android driver
和上層 Java 接口
1.首先要了解為什么要學(xué)習(xí)內(nèi)核？下圖已表明，如果要從事驅(qū)動開發(fā)或系統(tǒng)研究，就要學(xué)習(xí)內(nèi)核。
2.內(nèi)核的知識就像下面的繩結(jié)一樣，一環(huán)余或攜扣一環(huán)，我們要解開它們，就必須要先找到線頭也就是內(nèi)核中的函數(shù)豎伏接口。初學(xué)階段，我們一般不深入的研究內(nèi)核代碼，會使用內(nèi)核的接口函數(shù)就不錯了。
3.下面提供了如何學(xué)習(xí)這些內(nèi)核函數(shù)的方法，就像解繩子一樣
4.學(xué)習(xí)內(nèi)核的四步法則，思維導(dǎo)圖的設(shè)計尤為團清重要，這也是能否學(xué)習(xí)好內(nèi)核的關(guān)鍵
5.語言基礎(chǔ)也需要扎實，所以需要把C語言鞏固鞏固
在linux上怎樣增加一個i2c設(shè)備？
假設(shè)手上有一塊從淘寶上買來的開發(fā)板，我要在開發(fā)板的I2C總線上增加一個從設(shè)備（如at24c08），那么我要怎樣寫這晌答個“I2C設(shè)備驅(qū)動”，讓
應(yīng)用程序可以訪問at24c08呢?
先來看一個最簡單的i2c設(shè)備驅(qū)動：
static struct i2c_board_info at24cxx_info = { //所支持的i2c設(shè)備的列表
I2C_BOARD_INFO(“at24c08”, 0x50), //一項代表一個支持的設(shè)備，它的名字叫做“at24c08”，器件地址是0x50
};
static struct i2c_client *at24cxx_client;
static int at24cxx_dev_init(void)
{
struct i2c_adapter *i2c_adap; //分配一個適配器的指針
i2c_adap = i2c_get_adapter(0); //調(diào)用core層的函數(shù)，獲得一個i2c總線。這里我們已經(jīng)知道新增的器件掛接在編號為0的i2c總線上
at24cxx_client = i2c_new_device(i2c_adap, &at24cxx_info); // 把i2c適配器和新增的I2C器件關(guān)聯(lián)起來，這個用了i2c總線0，地址是0x50。這就組成了一個客戶端
at24cxx_client i2c_put_adapter(i2c_adap);
return 0;
}
static void at24cxx_dev_exit(void)
{
i2c_unregister_device(at24cxx_client);
}
module_init(at24cxx_dev_init);
module_exit(at24cxx_dev_exit);
從上面的程序可以看到，寫一個i2c設(shè)備驅(qū)動程序，與寫普通的字符驅(qū)動基本一樣。特別之處是它調(diào)用了i2c的core層的函數(shù)，以獲得對i2c總線的控制。因為用的是開發(fā)板，板上的與soc芯片（一般來說就是arm的芯片）i2c總線驅(qū)動一般都做好了，直接調(diào)用core層的函數(shù)就可以控制soc的i2c模塊了。也就是說，寫i2c設(shè)備驅(qū)動不需要關(guān)注arm內(nèi)部的i2c模塊的寄存器，我們需要關(guān)注的是設(shè)備(at24c08)的寄存器以及猛謹高它的datasheet對時序的要求。
其實，添加i2c設(shè)備的方法很靈活。根據(jù)Linux的官方文檔《linux-3.4.2\Documentation\i2c\instantiating-devices》，添加i2c設(shè)備的方法總結(jié)有4種：
1. i2c_register_board_info：根據(jù)總線編號、設(shè)備名字（“at24c08”）、設(shè)備地址（0x50）注冊一個字符驅(qū)動。這種方法最簡單、最粗暴，最貼近平時在開片機上開發(fā)i2c器件的。
2. i2c_new_device：根據(jù)i2c總線的編號，聲明一個i2c設(shè)備：這種方法就是上面例子用的方法。這種方法也簡單，但是需要事先知道器件掛接在哪條總線上。對于設(shè)備，還實現(xiàn)知道了設(shè)備地址0x50，總線適配器也支持名字為“at24c08”的設(shè)備
3. i2c_new_probed_device：
4.從用戶空間實例化一個器件：這個方法相當(dāng)智能快速，如下輸入指令，即可增加一個i2c設(shè)備，同時增加了對應(yīng)的設(shè)備文件。
# echo eeprom 0x50 > /sys/bus/i2c/devices/i2c-3/new_device
根據(jù)英文文檔的標題，添加i2c設(shè)備有稱之為枝尺“i2c設(shè)備的實例化”。
從上述可以知道，在實例化一個i2c設(shè)備之前，除了有對應(yīng)的驅(qū)動支持總線外（這里是總線0），還需要有一個驅(qū)動使用了總線0發(fā)送時序，支持名字為”at24c08″的器件。這個驅(qū)動用總線驅(qū)動的函數(shù)，配置了at24c08的寄存器。
linux內(nèi)核i2c子系統(tǒng)驅(qū)動的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于linux內(nèi)核i2c子系統(tǒng)驅(qū)動,Linux內(nèi)核i2c子系統(tǒng)驅(qū)動介紹,求教怎么學(xué)習(xí)linux內(nèi)核驅(qū)動,在linux上怎樣增加一個i2c設(shè)備？的信息別忘了在本站進行查找喔。
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