Linux_I2C驱动分析

Linux中的I2C驱动主要负责在系统中管理和通信基于I2C协议的外围设备。I2C（Inter-Integrated Circuit）是由Philips公司提出的一种简单、低功耗的双向二线制串行总线，用于连接微控制器和其他设备，通常用于嵌入式系统中的传感器、时钟、显示屏等组件。 I2C总线由两条线路构成：串行数据线(SDA)和时钟线(SCL)，这些线路使得I2C总线在硬件设计中具有较高的灵活性和易于布线的特点。此外，I2C总线支持多主机模式，这意味着在同一条总线上可以有多个主设备，不同于USB的主从架构，所有通信不必由单一主机发起。 在Linux内核中，I2C驱动架构由以下几个关键部分组成： 1. **Adapter**：每个I2C总线对应一个adapter，它描述了硬件接口的特性，并提供了操作这些接口的方法。在内核中，adapter由`struct i2c_adapter`结构体表示，定义了adapter支持的操作。 2. **Core Layer（核心层）**：I2C核心层负责管理和协调adapter与设备之间的交互。它处理总线级别的事务，如寻址、消息传输等，并确保正确连接到特定adapter的I2C设备。 3. **Device Registration**：驱动程序注册adapter，以使内核知道它们的存在。有两个主要的注册函数：`i2c_add_adapter()`和`i2c_add_numbered_adapter()`。前者自动分配一个总线号，后者允许指定一个总线号。`i2c_add_adapter()`使用`idr`（Identifier Region）结构来动态分配唯一ID，以确保没有冲突。`i2c_add_numbered_adapter()`则要求提供一个预定义的总线号，如果号码无效或已被使用，注册会失败。 在注册adapter的过程中，`idr_pre_get()`用于预先获取内存，确保在插入adapter时不会出现内存不足的问题。接着，`idr_get_new_above()`将adapter插入ID区域，并返回一个ID，该ID用于后续查找adapter。`i2c_register_adapter()`完成adapter的注册。 4. **Driver Model Integration**：在Linux驱动模型中，I2C设备驱动程序通过`i2c_driver`结构与内核的设备模型集成。驱动程序通过`i2c_probe()`函数匹配设备，并通过`i2c_new_device()`或`i2c_attach_device()`函数将设备与adapter关联。 5. **Communication**：一旦设备与adapter关联，驱动程序就可以通过adapter提供的函数（如`i2c_transfer()`）与设备进行通信，执行读写操作。 6. **Detachment and Cleanup**：当不再需要设备时，`i2c_detach_client()`用于断开设备与adapter的连接，`i2c_del_driver()`则注销驱动程序。 I2C驱动分析涵盖了adapter的初始化、设备探测、数据传输以及设备和驱动程序的生命周期管理。通过理解和实现这些机制，开发者可以为特定的I2C设备编写有效的驱动程序，以充分利用Linux内核提供的I2C支持。