如何实例化i2c设备？实例化i2c设备的4种方式

冬至子 2023-10-17 826

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描述

如何实例化i2c设备？4种方式如下：

方法1:静态声明I2C设备
- 通过devicetree声明I2C设备
- 在板级文件中声明I2C设备
方法2:显式实例化设备
方法3:对某些设备的I2C总线进行探测
方法4:从用户空间实例化

在本篇中，主要看一下方法1，3和方法4。对于方法2，在下一篇的一个I2C ADC/DAC的misc设备驱动实例中再加以详述。

通过devicetree声明I2C设备

/dts-v1/;
/plugin/;
/ {
       compatible = "brcm,bcm2835", "brcm,bcm2708", "brcm,bcm2709";




       fragment@0 {
          target = < &i2c1 >;
          __overlay__ {
                #address-cells = < 1 >;
                #size-cells = < 0 >;
                rtc@68 {
                        compatible = "maxim,ds3231";
                        reg = < 0x68 >;
                        #address-cells = < 2 >;
                        #size-cells = < 1 >;
                };      
          };
       };
    };

首先，写一个dts。

编译，并将生成的.dtbo到/boot/overlays

重启后，查看/dev可以看到rtc

通过板级文件中声明I2C设备

在架构板级文件中添加i2c设备信息，并注册到特定位置。看一个nxp imx开发板的电源芯片的实例，arch/arm/mach-imx/mach-mx35_3ds.c

static struct mc13xxx_platform_data mx35_3ds_mc13892_data = {
    .flags = MC13XXX_USE_RTC | MC13XXX_USE_TOUCHSCREEN,
    .regulators = {
        .num_regulators = ARRAY_SIZE(mx35_3ds_regulators),
        .regulators = mx35_3ds_regulators,
    },
};




#define GPIO_PMIC_INT IMX_GPIO_NR(2, 0)




static struct i2c_board_info mx35_3ds_i2c_mc13892 = {




    I2C_BOARD_INFO("mc13892", 0x08),
    .platform_data = &mx35_3ds_mc13892_data,
    /* irq number is run-time assigned */
};




static void __init imx35_3ds_init_mc13892(void)
{
    int ret = gpio_request_one(GPIO_PMIC_INT, GPIOF_DIR_IN, "pmic irq");




    if (ret) {
        pr_err("failed to get pmic irq: %dn", ret);
        return;
    }




    mx35_3ds_i2c_mc13892.irq = gpio_to_irq(GPIO_PMIC_INT);
    i2c_register_board_info(0, &mx35_3ds_i2c_mc13892, 1);
}

MC13892是面向i.MX51、i.MX37、i.MX3和i.MX27应用处理器的PMIC。在板级文件中定义了一个 i2c_board_info 结构体，使用i2c_register_board_info函数将i2c设备信息添加到特定链表。

i2c_register_board_info在/drivers/i2c/i2c-boardinfo.c中：

/**
* i2c_register_board_info - statically declare I2C devices
* @busnum: identifies the bus to which these devices belong
* @info: vector of i2c device descriptors
* @len: how many descriptors in the vector; may be zero to reserve
*    the specified bus number.
*
* Systems using the Linux I2C driver stack can declare tables of board info
* while they initialize.  This should be done in board-specific init code
* near arch_initcall() time, or equivalent, before any I2C adapter driver is
* registered.  For example, mainboard init code could define several devices,
* as could the init code for each daughtercard in a board stack.
*
* The I2C devices will be created later, after the adapter for the relevant
* bus has been registered.  After that moment, standard driver model tools
* are used to bind "new style" I2C drivers to the devices.  The bus number
* for any device declared using this routine is not available for dynamic
* allocation.
*
* The board info passed can safely be __initdata, but be careful of embedded
* pointers (for platform_data, functions, etc) since that won't be copied.
* Device properties are deep-copied though.
*/
int i2c_register_board_info(int busnum, struct i2c_board_info const *info, unsigned len)

对某些设备的I2C总线进行探测

有时没有关于I2C设备的足够信息，甚至无法调用i2c_new_scanned_device()。典型的例子是PC主板上的硬件监控芯片。有几十个模型，可能被分配在25个不同的地址。考虑到主板的庞大数量，几乎不可能建立一个正在使用的硬件监控芯片的详尽列表。幸运的是，大多数这些芯片都有制造商和设备ID寄存器，因此可以通过探测来识别它们。

在这种情况下，I2C设备既没有显式声明也没有实例化。相反，一旦这些设备的驱动程序被加载，I2C -core就会探测它们，如果找到了，就会自动实例化一个I2C设备。为了防止此机制的任何不当行为，适用以下限制:

I2C设备驱动程序必须实现detect()方法，该方法通过从任意寄存器读取来识别受支持的设备。
只有那些可能有支持设备并同意被探测的总线才会被探测。例如，这避免了探测电视适配器上的硬件监控芯片。

detect何时调用？

i2c_driver注册的时候，i2c_core会在所有已经注册的i2c_adapter上探测address_list中的所有地址，硬件探测成功之后后调用i2c_driver的detect成员，然后根据detect填充的info建立一个i2c_client。

例如，MAX1668温度传感器的驱动实现，/drivers/hwmon/max1668.c

static struct i2c_driver max1668_driver = {
    .class = I2C_CLASS_HWMON,
    .driver = {
          .name    = "max1668",
          },
    .probe = max1668_probe,
    .id_table = max1668_id,
    .detect    = max1668_detect,
    .address_list = max1668_addr_list,
};




module_i2c_driver(max1668_driver);

其中，detect函数

/* Return 0 if detection is successful, -ENODEV otherwise */
static int max1668_detect(struct i2c_client *client,
              struct i2c_board_info *info)
{
    struct i2c_adapter *adapter = client- >adapter;
    const char *type_name;
    int man_id, dev_id;




    if (!i2c_check_functionality(adapter, I2C_FUNC_SMBUS_BYTE_DATA))
        return -ENODEV;




    /* Check for unsupported part */
    man_id = i2c_smbus_read_byte_data(client, MAX1668_REG_MAN_ID);
    if (man_id != MAN_ID_MAXIM)
        return -ENODEV;




    dev_id = i2c_smbus_read_byte_data(client, MAX1668_REG_DEV_ID);
    if (dev_id < 0)
        return -ENODEV;




    type_name = NULL;
    if (dev_id == DEV_ID_MAX1668)
        type_name = "max1668";
    else if (dev_id == DEV_ID_MAX1805)
        type_name = "max1805";
    else if (dev_id == DEV_ID_MAX1989)
        type_name = "max1989";




    if (!type_name)
        return -ENODEV;




    strlcpy(info- >type, type_name, I2C_NAME_SIZE);




    return 0;
}

以树莓派为例，i2c_add_adapter会在bcm2835_i2c_probe调用

static int bcm2835_i2c_probe(struct platform_device *pdev)

在i2c_register_adapter 中会调用，bus_for_each_drv 来来通知所有总线类型是i2c_bus_type的driver。

/* Notify drivers */
    mutex_lock(&core_lock);
    bus_for_each_drv(&i2c_bus_type, NULL, adap, __process_new_adapter);
    mutex_unlock(&core_lock);

static int __process_new_adapter(struct device_driver *d, void *data)
{
    return i2c_do_add_adapter(to_i2c_driver(d), data);
}

在i2c_do_add_adapter->i2c_detect->i2c_detect_address 中有一段关键code

err = driver- >detect(temp_client, &info);
    if (err) {
        /* -ENODEV is returned if the detection fails. We catch it
           here as this isn't an error. */
        return err == -ENODEV ? 0 : err;
    }

从用户空间实例化

用户空间通过两个sysfs属性文件来建立和删除i2c_client：new_device和delete_device。

new_device有两个参数：i2c设备的名字（字符串）和地址（以0x开头的16进制数）。
delete_device只有一个参数：设备的地址。

pi@raspberrypi:/sys/class/i2c-adapter/i2c-1 $ ls
delete_device  device  i2c-dev  name  new_device  of_node  power  subsystem  uevent

添加rtc设备

pi@raspberrypi:/sys/class/i2c-adapter/i2c-1 $ echo ds3231 0x68 | sudo tee new_device 
ds3231 0x68

方法2:显式实例化设备，在下一篇"在Linux系统里如何编写一个PCF8591的驱动，完成ADC数据采集，DAC数据输出"中再详述。

PCF8591 是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591 具有 4 个模拟输入、1 个模拟输出和 1个串行 I2C 总线接口。

PCF8591 的 3 个地址引脚 A0, A1 和 A2 可用于硬件地址编程，允许在同个 I2C 总线上接入 8 个 PCF8591 器件，而无需额外的硬件。在 PCF8591 器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向 I2C 总线以串行的方式进行传输。

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