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 ("event flag").
*/
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[] = {
{ "adxl34x", 0 }, //匹配i2c client名为adxl34x的设备
{ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, adxl34x_id);
static struct i2c_driver adxl34x_driver = {
.driver = {
.name = "adxl34x",
.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("ak4648", 0x12),
},
{
I2C_BOARD_INFO("r2025sd", 0x32),
},
{
I2C_BOARD_INFO("ak8975", 0x0c),
.irq = intcs_evt2irq(0x3380), /* IRQ28 */
},
{
I2C_BOARD_INFO("adxl34x", 0x1d),
.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。