Linux下I2C设备驱动开发和实现

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1、Linux下I2C设备驱动开发和实现摘 要　I2C总线具有结构简单使用方便的特点。本文描述了linux下I2C驱动的结构，并在此基础上给出了I2C设备驱动和应用的实现。   关键词　I2C；驱动；应用 1 引言   I2C(Inter－IntegratedCircuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。I2C总线最初为音频和视频设备开发，现已应用于各种服务与管理场合，来实现配置或掌握组件的功能

2、状态，如电源、系统风扇、系统温度等参数，增加了系统的安全性，方便了管理。2 I2C总线概述   I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据，每个器件都有一个惟一的地址识别。I2C规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。总线必须由主器件（通常为微控制器）控制，主器件产生串行时钟（SCL）控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变，SCL为高电平的期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。   I2C总线在传送数据过程

3、中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。   开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。   结束信号：SCL为低电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。   应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。3 Linux的I2C驱动架   Linux中I2C总线的驱动分为两个部分，总线驱动（BUS）和设备驱动

4、（DEVICE）。其中总线驱动的职责，是为系统中每个I2C总线增加相应的读写方法。但是总线驱动本身并不会进行任何的通讯，它只是存在那里，等待设备驱动调用其函数，参见图1。   设备驱动则是与挂在I2C总线上的具体的设备通讯的驱动。通过I2C总线驱动提供的函数，设备驱动可以忽略不同总线控制器的差异，不考虑其实现细节地与硬件设备通讯。 图1 Linux内核I2C总线驱动程序构架   在我们的Linux驱动的i2c文件夹下有algos，busses，chips三个文件夹，另外还有i2c-core.c和i2c-dev.c两个文件。其中i2c-core.c文件实现了I2Ccore框架，是Linux内

5、核用来维护和管理的I2C的核心部分，其中维护了两个静态的List，分别记录系统中的I2Cdriver结构和I2Cadapter结构。I2Ccore提供接口函数，允许一个I2Cadatper，I2Cdriver和I2Cclient初始化时在I2Ccore中进行注册，以及退出时进行注销。同时还提供了I2C总线读写访问的一般接口，主要应用在I2C设备驱动中。   Busses文件夹下的i2c-mpc.c文件实现了PowerPC下I2C总线适配器驱动，定义描述了具体的I2C总线适配器的i2c_adapter数据结构，实现比较底层的对I2C总线访问的具体方法。I2Cadapter构造一个对I2Cco

6、re层接口的数据结构，并通过接口函数向I2Ccore注册一个控制器。I2Cadapter主要实现对I2C总线访问的算法，iic_xfer()函数就是I2Cadapter底层对I2C总线读写方法的实现。同时I2Cadpter中还实现了对I2C控制器中断的处理函数。   i2c-dev.c文件中实现了I2C driver，提供了一个通用的I2C设备的驱动程序，实现了字符类型设备的访问接口，实现了对用户应用层的接口，提供用户程序访问I2C设备的接口，包括实现open，release，read，write以及最重要的ioctl等标准文件操作的接口函数。我们可以通过open函数打开I2C的设备文件，

7、通过ioctl函数设定要访问从设备的地址，然后就可以通过read和write函数完成对I2C设备的读写操作。   通过I2Cdriver提供的通用方法可以访问任何一个I2C的设备，但是其中实现的read，write及ioctl等功能完全是基于一般设备的实现，所有的操作数据都是基于字节流，没有明确的格式和意义。为了更方便和有效地使用I2C设备，我们可以为一个具体的I2C设备开发特定的I2C设备驱动程序，在驱动中完成对特定的