树莓派学习笔记——Linux I2C驱动说明

1.前言

【 linux内核说明】

通常情况下，I2C设备由内核驱动控制，但是某些情况下I2C设备也可由用户空间控制。如果在用户空间控制I2C设备，需要访问/dev目录中所提供的接口，在使用I2C设备之前必须要载入i2c-dev设备。

每一个已经注册的IC设备都有一个编号，该编号从0开始计算。可以查看/sys/class/i2c-dev目录以获得I2C适配器的信息，或者使用i2cdetect工具查看I2C适配器。i2cdetect是一个简单易用的I2C工具包。

【 树莓派学习笔记——I2C Tools 学习笔记】

2.C语言的例子

让我们从一个简单的C语言的例子开始Linux I2C设备的使用。在开始之前需要包括 linux/i2c-dev.h。然后需要决定访问的I2C适配器，可以查看/sys/class/i2c-dev，或者使用i2cdetect - l命令。

接着便可打开文件，请看示例代码

  int file;
  int adapter_nr = 1; /* I2C适配器编号 */
  char filename[20];
 
  snprintf(filename, 19, "/dev/i2c-%d", adapter_nr);
  file = open(filename, O_RDWR);
  if (file < 0) {
    /* 打开失败 */
    exit(1);
  }

打开设备时，必须确定I2C从机地址。

  int addr = 0x40; /* I2C 从机地址 */
  if (ioctl(file, I2C_SLAVE, addr) < 0) {
    /* 打开失败 */
    exit(1);
  }

完成了基本设置，下面便可以使用SMBUS指令或纯I2C函数与芯片通信。 SMBUS函数形式是一个很不错的选择。

 __u8 register = 0x10; /* I2C从机 寄存器地址 */
  __s32 res;
  char buf[10];
  /* 使用SMBus函数 */
  res = i2c_smbus_read_word_data(file, register);
  if (res < 0) {
    /* 错误 */
  } else {
    /* 成功读取到一个字 */
  }
  /* 使用I2C Write, 等价于i2c_smbus_write_word_data(file, register, 0x6543) */
  buf[0] = register;
  buf[1] = 0x43;
  buf[2] = 0x65;
  if (write(file, buf, 3) ! =3) {
    /* 错误*/
  }
  /* 使用I2C Read, 等价于 i2c_smbus_read_byte(file) */
  if (read(file, buf, 1) != 1) {
    /* 错误 */
  } else {
    /* buf[0]为读取到的字节 */
  }

3.SMBUS详细说明

【内核说明】

标记符	长度	说明
S	1 bit	I2C启动
P	1 bit	I2C停止
Rd/Wr	1 bit	控制字中的读写标志位，读操作为1，写操作为0
A, NA	1 bit	应答标志
Addr	7 bits	7位I2C地址
Data	8 bit	字节数据
Comm	8 bits	命令字节，可理解为I2C设备寄存器地址
[..]	N char	I2C设备返回的数据

【1】__s32 i2c_smbus_write_quick(int file, __u8 value);

发送一个写控制字，可用于测试I2C设备是否存在。

S Addr Rd [A] [Data] NA P

【2】__s32 i2c_smbus_read_byte(int file);

发送一个读控制字，并从I2C设备中读取一个字节。

S Addr Rd [A] [Data] NA P

【3】__s32 i2c_smbus_write_byte(int file, __u8 value);

发送一个写控制字，并向I2C设备中写入一个字节。

S Addr Wr [A] Data [A] P

【4】__s32 i2c_smbus_read_byte_data(int file, __u8 command);

向I2C设备发送一个写控制字+控制指令（寄存器地址），再发送一个读控制字，此时I2C从设备内部的读写指针转移到指定的位置，并返回一个字节，最后返回一个无应答NA。

S Addr Wr [A] Comm [A] S Addr Rd [A] [Data] NA P

【5】__s32 i2c_smbus_write_byte_data(int file, __u8 command, __u8 value);

向I2C设备发送一个写控制字+控制指令（寄存器地址），紧接着发送指令内容（寄存器内容，单字节）。

S Addr Wr [A] Comm [A] Data [A] P

【6】__s32 i2c_smbus_read_i2c_block_data(int file, __u8 command, __u8 *values);

向I2C设备发送一个写控制字+控制指令（寄存器地址），再发送一个读控制字，此时I2C从设备内部的读写指针转移到指定的位置，并连续返回多个字节，I2C主机读取到一定数量字节内容之后发送无应答NA。

S Addr Wr [A] Comm [A] S Addr Rd [A] [Data] A [Data] A ... A [Data] NA P

【7】__s32 i2c_smbus_write_i2c_block_data(int file, __u8 command, __u8 length, __u8 *values);

向I2C设备发送一个写控制字+控制指令（寄存器地址），接着发送发送指令内容（寄存器内容，多字节）

S Addr Wr [A] Comm [A] Data [A] Data [A] ... [A] Data [A] P

【注意点1】

这些函数如果返回-1代表操作失败。在一些具有写功能的函数中，返回0代表操作成功，在具有读功能的函数中，返回读取的字节数（除i2c_smbus_read_block_data）。读块(block)操作时不应超过32个字节。

【注意点2】

树莓派不支持以下函数。

__s32 i2c_smbus_read_block_data(int file, __u8 command, __u8 *values);

__s32 i2c_smbus_write_block_data(int file, __u8 command, __u8 length, __u8 *values);

4.参考资料

【 i2c_smbus_write_block_data 和 i2c_smbus_write_i2c_block_data区别】

【 I2C操作笔记——以 AT24C04为例】