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I2C系统驱动程序模型

参考资料：

  • Linux内核文档:
    • Documentation\i2c\instantiating-devices.rst
    • Documentation\i2c\writing-clients.rst
  • Linux内核驱动程序示例:
    • drivers/eeprom/at24.c

1. I2C驱动程序的层次

在这里插入图片描述

I2C Core就是I2C核心层，它的作用：

  • 提供统一的访问函数，比如i2c_transfer、i2c_smbus_xfer等
  • 实现I2C总线-设备-驱动模型，管理：I2C设备(i2c_client)、I2C设备驱动(i2c_driver)、I2C控制器(i2c_adapter)

2. I2C总线-设备-驱动模型

在这里插入图片描述

2.1 i2c_driver

i2c_driver表明能支持哪些设备：

  • 使用of_match_table来判断
    • 设备树中，某个I2C控制器节点下可以创建I2C设备的节点
      • 如果I2C设备节点的compatible属性跟of_match_table的某项兼容，则匹配成功
    • i2c_client.name跟某个of_match_table[i].compatible值相同，则匹配成功
  • 使用id_table来判断
    • i2c_client.name跟某个id_table[i].name值相同，则匹配成功

i2c_driver跟i2c_client匹配成功后，就调用i2c_driver.probe函数。

2.2 i2c_client

i2c_client表示一个I2C设备，创建i2c_client的方法有4种：

  • 方法1

    • 通过I2C bus number来创建

      int i2c_register_board_info(int busnum, struct i2c_board_info const *info, unsigned len);

    • 通过设备树来创建

      	i2c1: i2c@400a0000 {
		/* ... master properties skipped ... */
		clock-frequency = <100000>;

		flash@50 {
			compatible = "atmel,24c256";
			reg = <0x50>;
		};

		pca9532: gpio@60 {
			compatible = "nxp,pca9532";
			gpio-controller;
			#gpio-cells = <2>;
			reg = <0x60>;
		};
	};

  • 方法2 有时候无法知道该设备挂载哪个I2C bus下，无法知道它对应的I2C bus number。 但是可以通过其他方法知道对应的i2c_adapter结构体。 可以使用下面两个函数来创建i2c_client：

    • i2c_new_device

        static struct i2c_board_info sfe4001_hwmon_info = {
	I2C_BOARD_INFO("max6647", 0x4e),
  };

  int sfe4001_init(struct efx_nic *efx)
  {
	(...)
	efx->board_info.hwmon_client =
		i2c_new_device(&efx->i2c_adap, &sfe4001_hwmon_info);

	(...)
  }

    • i2c_new_probed_device

        static const unsigned short normal_i2c[] = { 0x2c, 0x2d, I2C_CLIENT_END };

  static int usb_hcd_nxp_probe(struct platform_device *pdev)
  {
	(...)
	struct i2c_adapter *i2c_adap;
	struct i2c_board_info i2c_info;

	(...)
	i2c_adap = i2c_get_adapter(2);
	memset(&i2c_info, 0, sizeof(struct i2c_board_info));
	strscpy(i2c_info.type, "isp1301_nxp", sizeof(i2c_info.type));
	isp1301_i2c_client = i2c_new_probed_device(i2c_adap, &i2c_info,
						   normal_i2c, NULL);
	i2c_put_adapter(i2c_adap);
	(...)
  }

    • 差别：

      • i2c_new_device：会创建i2c_client，即使该设备并不存在

      • i2c_new_probed_device：

        • 它成功的话，会创建i2c_client，并且表示这个设备肯定存在

        • I2C设备的地址可能发生变化，比如AT24C02的引脚A2A1A0电平不一样时，设备地址就不一样

        • 可以罗列出可能的地址

        • i2c_new_probed_device使用这些地址判断设备是否存在

  • 方法3(不推荐)：由i2c_driver.detect函数来判断是否有对应的I2C设备并生成i2c_client

  • 方法4：通过用户空间(user-space)生成 调试时、或者不方便通过代码明确地生成i2c_client时，可以通过用户空间来生成。

  // 创建一个i2c_client, .name = "eeprom", .addr=0x50, .adapter是i2c-3
  # echo eeprom 0x50 > /sys/bus/i2c/devices/i2c-3/new_device
  
  // 删除一个i2c_client
  # echo 0x50 > /sys/bus/i2c/devices/i2c-3/delete_device

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