最近在用米爾的Z-TURN BOARD單板做小項目。順便也加強學習I2C驅動，記一篇做記錄。
I2C總線知識非常簡單，SDA,SCL,他們的時序規則是：I2C總線是由數據線SDA和時鐘SCL構成的串行總線，可發送和接收數據。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進行雙向傳送，最高傳送速率100kbps。各種被控制電路均并聯在這條總線上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，I2C總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能。CPU發出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調整的類別（如對比度、亮度等）及需要調整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關。

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I2C總線在傳送數據過程中共有三種類型信號， 它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號。

開始信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數據。
結束信號：SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結束傳送數據。
應答信號：接收數據的IC在接收到8bit數據后，向發送數據的IC發出特定的低電平脈沖，表示已收到數據。CPU向受控單元發出一個信號后，等待受控單元發出一個應答信號，CPU接收到應答信號后，根據實際情況作出是否繼續傳遞信號的判斷。若未收到應答信號，由判斷為受控單元出現故障。

在LINUX系統初始化的過程中，通過 i2c_register_board_info，將所需要的I2C從設備加入一個名為_i2c_board_list雙向循環鏈表，系統在成功加載I2C主設備adapt后，就會對這張鏈表里所有I2C從設備逐一地完成 i2c_client的注冊。

也就是說，i2c_client和i2c_adapter都是由i2c_core來維護的。

在xilinx-linux中，i2c從設備是通過dts文件傳遞給內核的，內核通過zynq_init_machine函數注冊所有的i2c從設備，i2c_client.

I2C的linux必須知道4個結構體：i2c_adapter，i2c_algorithm，i2c_client，i2c_driver
struct i2c_adapter {
struct module owner;
unsigned int class; / classes to allow probing for /
const struct i2c_algorithm algo; / the algorithm to access the bus /
void *algo_data;

/ data fields that are valid for all devices /
struct rt_mutex bus_lock;

int timeout; / in jIFfies /
int retries;
struct device dev; / the adapter device /

int nr;
char name[48];
struct completion dev_released;

struct mutex userspace_clients_lock;
struct list_head userspace_clients;

struct i2c_bus_recovery_info *bus_recovery_info;
};

i2c總線控制器數據依附于algo_data，比如xi2cps，s3c24xx_i2c。

struct device dev;成員表明i2c_adapter是一個硬件，對應SoC上的I2C控制器。而i2c_algorithm則是這個I2C控制器的底層驅動程序。

同理：
struct i2c_client {
unsigned short flags; / div., see below /
unsigned short addr; / chip address - NOTE: 7bit /
/ addresses are stored in the /
/ LOWER 7 bits /
char name[I2C_NAME_SIZE];
struct i2c_adapter adapter; / the adapter we sit on /
struct i2c_driver driver; / and our access routines /
struct device dev; / the device structure /
int irq; / irq issued by device /
struct list_head detected;
};

struct i2c_client代表一個掛載到i2c總線上的i2c從設備，該設備所需要的數據結構，其中包括
該i2c從設備所依附的i2c主設備 struct i2c_adapter adapter
該i2c從設備的驅動程序struct i2c_driver driver
作為i2c從設備所通用的成員變量,比如addr, name等
該i2c從設備驅動所特有的數據，依附于dev->driver_data下，在i2c_driver中的probe函數中設置這個結構體成員。比如eeprom的eeprom_data。
所有i2c從設備組成的雙向鏈表：detected

struct device dev表明struct i2c_client代表的是一個硬件，比如eeprom芯片，或則rtc芯片，通過i2c總線連接到i2c_adapter硬件上。
而i2c_driver則是這個i2c_client芯片硬件的驅動程序。

我們一般會對每個I2C字符設備定義一個私有信息結構體，而i2c_client一般被包含在這個私有信息結構體中。看過LDR3源代碼的hacker應該比較清楚。

i2c_client依附于i2c_adapter，也就是I2C設備和I2C總線控制器的對應關系，一個i2c_adapter可以掛接多個i2c_client，i2c_adapter的struct list_head userspace_clients;結構成員就是所有client的鏈表。

linux的最新版本基本上支持目前所有的I2C適配器硬件和I2C從設備，但是對于工程師來說，可能要面臨各種情況：為i2c_adapter和i2c_client編寫驅動程序。

二、I2C核心
I2C核心是源碼位于drivers/i2c/i2c-core.c,它并不依賴于硬件平臺的接口函數，是I2C總線驅動和設備驅動的紐帶。

增加/刪除i2c_adapter
int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter adapter) //調用i2c_register_adapter()
int i2c_del_adapter(struct i2c_adapter adapter)

增加/刪除i2c_driver
int i2c_register_driver(struct module owner, struct i2c_driver driver)
int i2c_add_driver(struct i2c_driver driver) //調用i2c_register_driver
void i2c_del_driver(struct i2c_driver driver)

增加/刪除i2c_client
struct i2c_client i2c_new_device(struct i2c_adapter adap, struct i2c_board_info const info)
void i2c_unregister_device(struct i2c_client client)

注：在2.6.30版本之前使用的是i2c_attach_client()和i2c_detach_client()函數。之后attach被merge到了i2c_new_device中，而detach直接被unregister取代。實際上這兩個函數內部都是調用了device_register()和device_unregister()

I2C傳輸、發送接收
int i2c_transfer(struct i2c_adapter adap, struct i2c_msg msgs, int num)
int i2c_master_send(struct i2c_client client,const char buf ,int count)
int i2c_master_recv(struct i2c_client client, char buf ,int count)
i2c_transfer()函數用于進行I2C 適配器和I2C 設備之間的一組消息交互，i2c_master_send()函數和i2c_master_recv()函數內部會調用i2c_transfer()函數分別完成一條寫消息和一條讀消息。
i2c_transfer()本身不能和硬件完成消息交互，它尋找i2c_adapter對應的i2c_algorithm，要實現數據傳送就要實現i2c_algorithm的master_xfer()，這個函數與具體的硬件有關，大部分時間由廠商完成。
i2c_transfer()通過調用__i2c_transfer()完成I2C通訊：
int __i2c_transfer(struct i2c_adapter adap, struct i2c_msg msgs, int num)
{
unsigned long orig_jiffies;
int ret, try;

/ Retry automatically on arbitration loss /
orig_jiffies = jiffies;
for (ret = 0, try = 0; try <= adap->retries; try++) {
ret = adap->algo->master_xfer(adap, msgs, num);
if (ret != -EAGAIN)
break;
if (time_after(jiffies, orig_jiffies + adap->timeout))
break;
}

return ret;

}

可見retries為重傳嘗試次數，timeout為超時時間。

三、Linux I2C總線驅動
1、I2C適配器的加載和卸除
加載：申請硬件資源，比如IO地址，中斷號，調用i2c_add_adapter加載適配器
i2c_add_adapter中會調用i2c_register_adapter函數
static int i2c_register_adapter(struct i2c_adapter *adap)
{
device_register(&adap->dev); //完成I2C主設備adapter的注冊，即注冊object和發送uevent等
i2c_scan_static_board_info(adap); //注冊i2c_clienlt
}

static void i2c_scan_static_board_info(struct i2c_adapter adapter)
{
struct i2c_devinfo devinfo;

down_read(&__i2c_board_lock);
list_for_each_entry(devinfo, &i2c_board_list, list) {
if (devinfo->busnum == adapter->nr
&& !i2c_new_device(adapter,
&devinfo->board_info))
dev_err(&adapter->dev,
“Can’t create device at 0x%02x\n”,
devinfo->board_info.addr);
}
up_read(&i2c_board_lock);
}

i2c_new_device調用device_register注冊i2c從設備。
那么，這個I2C從設備組成的雙向循環鏈表，是什么時候通過什么方式建立起來的呢？
以 /arch/ARM/mach-pxa/saar.c 為例
static void __init saar_init(void)
{
saar_init_i2c();
}

static void __init saar_init_i2c(void)
{
pxa_set_i2c_info(NULL);
i2c_register_board_info(0, ARRAY_AND_SIZE(saar_i2c_info));
}

static struct i2c_board_info saar_i2c_info[] = {
[0] = {
.type = “da9034”,
.addr = 0x34,
.platform_data = &saar_da9034_info,
.irq = PXA_GPIO_TO_IRQ(mfp_to_gpio(MFP_PIN_GPIO83)),
},
};

/ drivers/i2c/i2c-boardinfo.c /
int __init i2c_register_board_info(int busnum, structi2c_board_info const info, unsigned len)
{
struct i2c_devinfo devinfo;
devinfo->board_info = *info;
list_add_tail(&devinfo->list, &__i2c_board_list); //將I2C從設備加入該鏈表中
}

標題名稱：Zynqlinux的I2C驅動學習筆記（一）
當前路徑：http://m.newbst.com/article16/ihpcgg.html

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