Linux I2C设备驱动编写入门

"Linux I2C设备驱动编写介绍" 在Linux操作系统中，I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种低速的两线串行通信接口，常用于连接微控制器和外围设备，例如传感器、显示屏等。在Linux内核中，编写I2C设备驱动是将这些外部设备与系统集成的关键步骤。本文将详细介绍如何编写I2C设备驱动，特别是通过`module_i2c_driver`宏定义来注册驱动。 `module_i2c_driver`宏定义在`i2c.h`头文件中，它是用于注册I2C设备驱动的机制。这个宏会自动处理驱动的加载和卸载，它结合了`i2c_driver`结构体和`i2c_attach_device`及`i2c_detach_device`函数，帮助驱动程序与特定的I2C适配器关联。 I2C驱动主要由以下几个关键部分组成： 1. **I2C适配器** (I2C adapter) I2C适配器是系统中的硬件接口，可以是CPU内部集成的，也可以是外部扩展的。适配器驱动负责实现数据传输的具体逻辑，核心是`i2c_algorithm`结构体。该结构体包括： - `master_xfer`：主控器传输函数，用于执行I2C消息传输。如果适配器不支持I2C，这个函数可以设置为NULL。 - `smbus_xfer`：SMBus传输函数，若支持SMBus协议，需要实现此函数。如果设置为NULL，SMBus操作将通过I2C仿真执行。 - `functionality`：返回适配器支持的功能，比如I2C、PEC等。 2. **SMBus与I2C的区别** SMBus是基于I2C的简化版本，主要用于系统管理。虽然两者在电气层面上大部分兼容，但SMBus有一些特定的要求，例如较低的时钟速度限制和更严格的电压范围。 3. **I2C设备驱动** (I2C driver) 具体的I2C设备驱动程序通常对应于一个I2C设备，如传感器、显示控制器等。驱动通常包含以下组件： - `class`：设备类，标识设备的类型。 - `probe`：探测函数，用于检测设备是否存在并初始化设备。 - `remove`：移除函数，当设备被拔出或驱动被卸载时执行。 - `id_table`：设备ID表，匹配适配器上的设备。 - `driver`结构体中还包括其他回调函数，如`shutdown`、`ioctl`等。 编写I2C驱动的流程通常包括以下几个步骤： - 定义`i2c_driver`结构体，并填充必要的成员函数。 - 定义`i2c_board_info`结构体，描述设备在I2C总线上的位置。 - 使用`module_i2c_driver`宏注册驱动。 - 在系统启动或模块加载时，驱动的`probe`函数会被调用，尝试连接到I2C总线上的设备。 - 当设备不再使用时，`remove`函数会被调用来释放资源。 例如，在内核的`drivers/i2c/i2c-stub.c`中，提供了一个I2C适配器的示例，该适配器模拟了SMBus协议，这对于测试和调试很有用。 编写Linux I2C设备驱动需要深入理解I2C和SMBus协议，以及Linux内核驱动模型，这涉及到与内核交互的细节，如设备注册、中断处理、DMA等。通过`module_i2c_driver`宏，开发者可以方便地将设备驱动整合到Linux内核中，实现与I2C设备的有效通信。