往期內(nèi)容

I2C子系統(tǒng)專欄：

1. I2C（IIC）協(xié)議講解-CSDN博客
2. SMBus 協(xié)議詳解-CSDN博客
3. I2C相關(guān)結(jié)構(gòu)體講解:i2c_adapter、i2c_algorithm、i2c_msg-CSDN博客
4. 內(nèi)核提供的通用I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)I2c-dev.c分析：注冊篇
5. 內(nèi)核提供的通用I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)I2C-dev.c分析：file_ops篇
6. 設(shè)備驅(qū)動(dòng)與設(shè)備樹匹配機(jī)制詳解
7. 編寫一個(gè)通用的i2c設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架
8. 編寫一個(gè)通用的i2c控制器驅(qū)動(dòng)框架

總線和設(shè)備樹專欄：

1. 總線和設(shè)備樹_憧憬一下的博客-CSDN博客
2. 設(shè)備樹與 Linux 內(nèi)核設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型的整合-CSDN博客

前言

在上一章節(jié)(編寫一個(gè)通用的i2c控制器驅(qū)動(dòng)框架)講了i2c_adapter。這里再繼之前的文章（ 編寫一個(gè)通用的i2c設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架）進(jìn)行補(bǔ)充，講一下l2c_cleint的設(shè)備形態(tài)等

1. 兩種設(shè)備形態(tài)

可以看出是有兩種你描述的這兩種設(shè)備形態(tài)反映了設(shè)備通過不同的總線進(jìn)行交互的差異，并且在設(shè)備樹（DTS）和驅(qū)動(dòng)程序的編寫上有不同的表現(xiàn)。根據(jù)設(shè)備的主要功能和數(shù)據(jù)傳輸方式，它們在 Linux 設(shè)備模型中的位置不同，從而影響了 DTS 文件中的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。我們來分析這兩種設(shè)備形態(tài)。

形態(tài) 1: I2C-only 設(shè)備（圖左側(cè)）：

• 特點(diǎn)：這類設(shè)備和 CPU 之間的所有數(shù)據(jù)交互都是通過 I2C 總線完成的，沒有其他傳輸方式。
• DTS 描述：設(shè)備直接作為 I2C 控制器的子節(jié)點(diǎn)存在。在 DTS 中，設(shè)備的定義緊隨其所在的 I2C 總線節(jié)點(diǎn)之后。例如 PMIC，它是 I2C 總線上的一個(gè)設(shè)備，因此直接在 I2C 節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)中定義。

&i2c1 {clock-frequency = <100000>;pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&pinctrl_i2c1>;status = "okay";pmic: pf0100@08 {compatible = "fsl,pfuze100";reg = <0x08>;...};
};

• 驅(qū)動(dòng)模型：I2C 核心負(fù)責(zé)處理設(shè)備的創(chuàng)建和注冊。驅(qū)動(dòng)程序是以 I2C slave 設(shè)備的方式來實(shí)現(xiàn)，I2C 驅(qū)動(dòng)框架通過 i2c_driver 結(jié)構(gòu)和 i2c_device_id 來與設(shè)備匹配。設(shè)備的 probe、remove 等函數(shù)由 I2C 核心進(jìn)行管理。

static const struct i2c_device_id pmic_i2c_ids[] = {{ "pfuze100", 0 },{ /* sentinel */ }
};static struct i2c_driver pmic_driver = {.driver = {.name = "pfuze100",.of_match_table = pmic_of_match,},.probe = pmic_probe,.remove = pmic_remove,.id_table = pmic_i2c_ids,
};

I2C 是主數(shù)據(jù)交互總線，設(shè)備完全依賴 I2C，所有操作通過 I2C 完成。

驅(qū)動(dòng)注冊流程通過 I2C 子系統(tǒng)的 i2c_driver 完成，設(shè)備由 I2C 核心管理。

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形態(tài) 2: 復(fù)合設(shè)備（I2C 作為輔助接口，圖右側(cè)）：

• 特點(diǎn)：這類設(shè)備通過多種方式與 CPU 交互，例如，主要的數(shù)據(jù)傳輸（如音視頻數(shù)據(jù)）通過 TDMS 接口，而配置信息或控制信息通過 I2C（DDC）接口。這類設(shè)備的核心功能決定了它們的主要位置在其他總線（如平臺(tái)總線 platform bus）上，而 I2C 只是作為一個(gè)輔助接口。
• DTS 描述：HDMI 設(shè)備作為 platform device 定義，并且通過 ddc-i2c-bus 屬性引用 I2C 總線，用于 DDC（Display Data Channel）接口的 I2C 通信。

&hdmi {ddc-i2c-bus = <&i2c2>;status = "okay";
};

• 驅(qū)動(dòng)模型：在這種情況下，HDMI 控制器是主要設(shè)備，注冊為 platform_device。I2C 通信是 HDMI 控制器的一部分，用來處理 EDID 等信息讀取。在驅(qū)動(dòng)程序中，I2C 總線是通過 DTS 中的 ddc-i2c-bus 屬性傳遞給 HDMI 驅(qū)動(dòng)的，驅(qū)動(dòng)程序會(huì)通過 of_find_i2c_adapter_by_node() 獲取并綁定 I2C 控制器。

struct i2c_adapter *ddc;
struct device_node *ddc_node;ddc_node = of_parse_phandle(dev->of_node, "ddc-i2c-bus", 0);
if (!ddc_node) {dev_err(dev, "failed to find ddc-i2c-bus node\n");return -ENODEV;
}ddc = of_find_i2c_adapter_by_node(ddc_node);
of_node_put(ddc_node);
if (!ddc)return -EPROBE_DEFER;/* Use ddc for I2C transactions */

I2C 是輔助總線，用于少量數(shù)據(jù)交互（如 EDID、配置信息傳輸），主要功能通過其他總線（如 TDMS）完成。

驅(qū)動(dòng)以 platform_device 形式注冊，I2C 僅作為其中一個(gè)通信接口，I2C 控制器通過設(shè)備樹中的引用綁定。

2. 驅(qū)動(dòng)編寫

根據(jù)上面所說的形態(tài)去編寫設(shè)備不同的i2c_driver

形態(tài)1: 完全依賴I2C的設(shè)備（如PMIC）

1. 確定I2C adapter
   根據(jù)設(shè)備硬件連接的實(shí)際情況，確定該設(shè)備所從屬的I2C controller，即I2C adapter（在I2C framework中，I2C controller通常被稱為I2C adapter）。例如，PMIC設(shè)備可能連接在 i2c1 總線上。
2. 在DTS中添加設(shè)備描述
   在設(shè)備樹的I2C adapter節(jié)點(diǎn)中，添加I2C從設(shè)備的描述。這個(gè)從設(shè)備的定義格式與普通的platform device一致，例如：

&i2c1 {pmic: pfuze100@08 {compatible = "fsl,pfuze100";reg = <0x08>;// 其他字段...};
};

1. compatible 字段的使用
   DTS 中的 compatible 字段用于設(shè)備驅(qū)動(dòng)的匹配和 probe。I2C驅(qū)動(dòng)會(huì)根據(jù) compatible 字段匹配到合適的驅(qū)動(dòng)程序，例如 "compatible = "fsl,pfuze100";"。
2. 編寫I2C設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序

示例：

static const struct of_device_id pmic_of_match[] = {{ .compatible = "fsl,pfuze100", },{ /* sentinel */ }
};static struct i2c_driver pmic_driver = {.driver = {.name = "pfuze100",.of_match_table = pmic_of_match,},.probe = pmic_probe,.remove = pmic_remove,
};
static int __init i2c_driver_XXX_init(void)
{printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return i2c_add_driver(&i2c_XXX_driver);
}
module_init(i2c_driver_XXX_init);

• • 定義并注冊 i2c_driver：編寫一個(gè) struct i2c_driver 結(jié)構(gòu)體，并使用 i2c_add_driver將其注冊到I2C core中。
  • 匹配設(shè)備：在 i2c_driver 結(jié)構(gòu)體中，定義 of_match_table，使其可以通過 compatible 字段進(jìn)行匹配。
  • 實(shí)現(xiàn) probe 回調(diào)：編寫 probe 函數(shù)，用于設(shè)備初始化。

1. I2C core處理設(shè)備注冊
   當(dāng)I2C adapter注冊時(shí)，I2C framework的核心代碼會(huì)自動(dòng)為其下的所有I2C從設(shè)備創(chuàng)建 struct i2c_client 結(jié)構(gòu)體，并根據(jù)設(shè)備樹中的 compatible 字段，匹配合適的 i2c_driver，然后調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的 probe 函數(shù)。
2. 在 probe 中
   當(dāng)設(shè)備被I2C framework匹配到時(shí)，調(diào)用此函數(shù)進(jìn)行設(shè)備初始化。主要負(fù)責(zé)獲取設(shè)備資源（如設(shè)備地址、I2C Adapter），設(shè)置硬件寄存器，或者初始化其他系統(tǒng)資源（如注冊字符設(shè)備）。

static int ap3216c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{// 打印日志確認(rèn) probe 觸發(fā)printk(KERN_INFO "ap3216c i2c device probe.\n");// 設(shè)置I2C client指針ap3216c_client = client;// 執(zhí)行設(shè)備初始化：如設(shè)置初始寄存器值i2c_smbus_write_byte_data(client, 0x00, 0x03);  // 設(shè)置某些寄存器// 注冊字符設(shè)備或其他資源major = register_chrdev(0, "ap3216c", &ap3216c_ops);ap3216c_class = class_create(THIS_MODULE, "ap3216c_class");device_create(ap3216c_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "ap3216c");return 0;
}

在注冊的ap3216c_ops中，有關(guān)read和write的函數(shù)，使用到I2C數(shù)據(jù)有關(guān)的接口就有兩類：

• 一類是以i2c client為參數(shù)，進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)收發(fā)。該方法只可以通過標(biāo)準(zhǔn)方式，發(fā)送或者接收一定數(shù)量的數(shù)據(jù)。
• 另一類是以i2c adapter和i2c msg為參數(shù)，可以更為靈活的read或者write數(shù)據(jù)，包括i2c_transfer。使用該方法可以以struct i2c_msg為參數(shù)，一次讀取、或者寫入、或者讀取加寫入，一定數(shù)量的數(shù)據(jù)。
• 具體的函數(shù)去看\Linux-4.9.88\include\linux\i2c.h

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形態(tài)2: 復(fù)合型設(shè)備（如HDMI）

1. 確定I2C adapter
   根據(jù)設(shè)備硬件的連接方式，找到設(shè)備使用的I2C adapter。例如，HDMI 設(shè)備可以使用 i2c2 作為其 DDC 通道。
2. 將設(shè)備作為平臺(tái)設(shè)備描述
   將設(shè)備作為平臺(tái)設(shè)備（platform device）進(jìn)行描述。其 DTS 節(jié)點(diǎn)并不是直接位于I2C adapter下，而是位于根目錄。例如：

&hdmi {ddc-i2c-bus = <&i2c2>;status = "okay";
};

1. 獲取I2C adapter的引用
   在DTS描述中使用 ddc-i2c-bus 屬性引用I2C adapter節(jié)點(diǎn)。該屬性通過 of_parse_phandle 來解析，并在驅(qū)動(dòng)中獲取相應(yīng)的I2C adapter的指針。
2. 在 probe 函數(shù)中獲取I2C adapter
   在平臺(tái)設(shè)備的 probe 函數(shù)中，通過 of_parse_phandle 來獲取I2C adapter節(jié)點(diǎn)，并通過 of_find_i2c_adapter_by_node() 獲取對(duì)應(yīng)的 struct i2c_adapter 指針。如下代碼示例：

struct i2c_adapter *ddc;
struct device_node *ddc_node;ddc_node = of_parse_phandle(dev->of_node, "ddc-i2c-bus", 0);
if (!ddc_node) {dev_err(dev, "failed to find ddc-i2c-bus node\n");return -ENODEV;
}ddc = of_find_i2c_adapter_by_node(ddc_node);
of_node_put(ddc_node);
if (!ddc)return -EPROBE_DEFER;

1. 使用 i2c_transfer 進(jìn)行讀寫操作
   獲取I2C adapter之后，便可以使用 i2c_transfer() 接口來進(jìn)行I2C讀寫操作。例如，通過DDC接口讀取EDID信息時(shí)：

struct i2c_msg msgs[] = {{.addr = ddc_addr,.flags = I2C_M_RD,.len = 128,.buf = edid_buf,},
};ret = i2c_transfer(ddc, msgs, 1);  // 讀取EDID數(shù)據(jù)

3. i2c_client

i2c設(shè)備中用i2c_client結(jié)構(gòu)體來指代：

/*** struct i2c_client - represent an I2C slave device* @flags: I2C_CLIENT_TEN indicates the device uses a ten bit chip address;*	I2C_CLIENT_PEC indicates it uses SMBus Packet Error Checking* @addr: Address used on the I2C bus connected to the parent adapter.* @name: Indicates the type of the device, usually a chip name that's*	generic enough to hide second-sourcing and compatible revisions.* @adapter: manages the bus segment hosting this I2C device* @dev: Driver model device node for the slave.* @irq: indicates the IRQ generated by this device (if any)* @detected: member of an i2c_driver.clients list or i2c-core's*	userspace_devices list* @slave_cb: Callback when I2C slave mode of an adapter is used. The adapter*	calls it to pass on slave events to the slave driver.** An i2c_client identifies a single device (i.e. chip) connected to an* i2c bus. The behaviour exposed to Linux is defined by the driver* managing the device.*/
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 device dev;		/* the device structure		*/int irq;			/* irq issued by device		*/struct list_head detected;
#if IS_ENABLED(CONFIG_I2C_SLAVE)i2c_slave_cb_t slave_cb;	/* callback for slave mode	*/
#endif
};

flags:

• 表示I2C設(shè)備的標(biāo)志位。可以包含以下選項(xiàng)：

• • I2C_CLIENT_TEN：表示設(shè)備使用的是十位地址（而不是常見的七位地址）。
  • I2C_CLIENT_PEC：表示設(shè)備使用SMBus包錯(cuò)誤校驗(yàn)（Packet Error Checking，PEC），這是一種錯(cuò)誤檢測機(jī)制。

addr:

• I2C設(shè)備的地址。地址位于I2C總線上的低7位或低10位（如果 flags 指示設(shè)備使用十位地址的話）。

name:

• 一個(gè)字符數(shù)組，表示設(shè)備的名稱，通常是設(shè)備的芯片名稱或類型。名稱盡可能保持通用，以適應(yīng)同一設(shè)備的不同版本或兼容的設(shè)備。

adapter:

• 指向設(shè)備所在的I2C總線適配器（i2c_adapter）的指針。每個(gè)I2C設(shè)備都掛載在一個(gè)I2C適配器上，適配器管理與設(shè)備的通信。

dev:

• Linux驅(qū)動(dòng)模型中的設(shè)備節(jié)點(diǎn)（struct device），用于表示I2C從設(shè)備。這是Linux設(shè)備模型的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提供了與設(shè)備類、驅(qū)動(dòng)程序以及電源管理等相關(guān)的接口。

irq:

• 表示設(shè)備所使用的中斷號(hào)（如果該設(shè)備可以生成中斷）。不使用中斷的設(shè)備此字段可能為0或無效值。

detected:

• 用于鏈表結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)。在內(nèi)核中，這個(gè)字段用于將該設(shè)備連接到 i2c_driver.clients 列表或 i2c-core 的 userspace_devices 列表中。

slave_cb:

• 僅在啟用了 I2C Slave 模式（即 CONFIG_I2C_SLAVE 選項(xiàng)啟用時(shí)）時(shí)有效。
• 這是用于適配器從模式的回調(diào)函數(shù)指針。當(dāng)I2C適配器處于從模式時(shí)，適配器調(diào)用這個(gè)回調(diào)函數(shù)，將從模式的事件傳遞給從設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。

i2c_client一般是在register adapter的時(shí)候，解析adapter的child node自行創(chuàng)建的，這個(gè)在對(duì)上一章節(jié)中對(duì)i2c_add_adapte函數(shù)進(jìn)行分析的時(shí)候有提到過