1、驱动实现的原理

(1)驱动实现的思路：将I2C控制器的操作方法直接提供给应用，驱动本身只实现最简单的I2C总线收发数据的方法，具体I2C接口硬件的操作时序由应用去控制；
(2)驱动只做了最基本的收发数据操作，驱动代码开发的难度降低了，但是应用开发的难度上升了，并且应用需要感知硬件的差异，但是我们大部分在写程序时都是需要对应用屏蔽硬件的差异，所以这套驱动框架并不常用；

2、驱动实现的效果

(1)在/dev目录下创建"i2c-n(n=0,1,2······)"设备节点，每一个设备节点代表Soc的一个I2C控制器；
(2)应用通过open、read、write、ioctl等函数，去于挂载在相应I2C总线上的I2C设备进行通信；
补充：一个I2C控制器就等同于一条I2C总线；I2C控制器在I2C子系统中也叫适配器；

3、驱动的加载：i2c_dev_init( )

//设备节点的操作方法
static const struct file_operations i2cdev_fops = {.owner      = THIS_MODULE,.llseek      = no_llseek,.read      = i2cdev_read,.write       = i2cdev_write,.unlocked_ioctl = i2cdev_ioctl,.open       = i2cdev_open,.release = i2cdev_release,
};//I2C驱动
static struct i2c_driver i2cdev_driver = {.driver = {.name    = "dev_driver",},.attach_adapter = i2cdev_attach_adapter,.detach_adapter    = i2cdev_detach_adapter,
};#define I2C_MAJOR 89      /* Device major number      */static int __init i2c_dev_init(void)
{int res;printk(KERN_INFO "i2c /dev entries driver\n");//注册设备号是89，次设备号范围是0-255、文件操作集合是i2cdev_fops的字符设备res = register_chrdev(I2C_MAJOR, "i2c", &i2cdev_fops);if (res)goto out;//注册名字是i2c-dev的设备类i2c_dev_class = class_create(THIS_MODULE, "i2c-dev");if (IS_ERR(i2c_dev_class)) {res = PTR_ERR(i2c_dev_class);goto out_unreg_chrdev;}//注册i2c适配器设备驱动i2cdev_driverres = i2c_add_driver(&i2cdev_driver);if (res)goto out_unreg_class;return 0;out_unreg_class:class_destroy(i2c_dev_class);
out_unreg_chrdev:unregister_chrdev(I2C_MAJOR, "i2c");
out:printk(KERN_ERR "%s: Driver Initialisation failed\n", __FILE__);return res;
}

(1)注册设备号是89，次设备号范围是0-255、文件操作集合是i2cdev_fops的字符设备;
(2)注册名字是i2c-dev的设备类;
(3)注册i2c适配器设备驱动i2cdev_driver，将来内核注册的每个I2C适配器都会被该驱动以设备节点的方式暴露给应用；
总结：I2C驱动都同属于i2c-dev设备类，共用主设备号89；将来在"/sys/class/i2c-dev"目录下可以看到注册的I2C驱动；

4、打开设备节点

4.1、i2cdev_open()函数

static int i2cdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{//通过inode获取次设备号unsigned int minor = iminor(inode);struct i2c_client *client;struct i2c_adapter *adap;struct i2c_dev *i2c_dev;//根据次设备号从链表i2c_dev_list中获得对应的i2c_dev对象i2c_dev = i2c_dev_get_by_minor(minor);if (!i2c_dev)return -ENODEV;//获得ID为i2c_dev->adap->nr的适配器对象adap = i2c_get_adapter(i2c_dev->adap->nr);if (!adap)return -ENODEV;/* This creates an anonymous i2c_client, which may later be* pointed to some address using I2C_SLAVE or I2C_SLAVE_FORCE.** This client is ** NEVER REGISTERED ** with the driver model* or I2C core code!!  It just holds private copies of addressing* information and maybe a PEC flag.*///创建一个i2c_client对象并初始化client = kzalloc(sizeof(*client), GFP_KERNEL);if (!client) {i2c_put_adapter(adap);return -ENOMEM;}snprintf(client->name, I2C_NAME_SIZE, "i2c-dev %d", adap->nr);client->driver = &i2cdev_driver;client->adapter = adap;//保存到struct file结构体的私有数据，后续会用到file->private_data = client;return 0;
}

(1)从inode中获取次设备号，然后根据次设备号从链表i2c_dev_list中获得对应的i2c_dev对象；
(2)获得ID为i2c_dev->adap->nr的适配器对象，适配器对象就是在内核中用于表示I2C控制器的；
(3)创建一个i2c_client对象并初始化，将adap、i2cdev_driver、名字都保存到client中；
(4)最后将i2c_client对象作为file的私有数据供后续其他操作使用；

5、从I2C设备读取数据

5.1、函数调用

i2cdev_read()i2c_master_recv()i2c_transfer()adap->algo->master_xfer()  //adap适配器收发数据的方法copy_to_user()

5.2、i2cdev_read()函数

static ssize_t i2cdev_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count,loff_t *offset)
{char *tmp;int ret;//解析处open时构建的struct i2c_client结构体struct i2c_client *client = file->private_data;if (count > 8192)count = 8192;tmp = kmalloc(count, GFP_KERNEL);if (tmp == NULL)return -ENOMEM;pr_debug("i2c-dev: i2c-%d reading %zu bytes.\n",iminor(file->f_path.dentry->d_inode), count);//接收数据，然后再把数据拷贝到用户空间缓存区ret = i2c_master_recv(client, tmp, count);if (ret >= 0)ret = copy_to_user(buf, tmp, count) ? -EFAULT : ret;kfree(tmp);return ret;
}

(1)解析处open时构建的struct i2c_client结构体;
(2)调用i2c_master_recv()函数接收数据，然后再把数据拷贝到用户空间缓存区；

5.3、i2c_master_recv()函数

int i2c_master_recv(struct i2c_client *client, char *buf, int count)
{struct i2c_adapter *adap = client->adapter;struct i2c_msg msg;int ret;//在open()方法中并没有看到对client->addr赋值，因此打开设备后并不能直接调用read()方法msg.addr = client->addr;    //从设备在I2C总线上的地址msg.flags = client->flags & I2C_M_TEN;msg.flags |= I2C_M_RD;msg.len = count;msg.buf = buf;//i2c_transfer()通过调用适配器通信方法master_xfer将消息发出ret = i2c_transfer(adap, &msg, 1);/* If everything went ok (i.e. 1 msg transmitted), return #bytestransmitted, else error code. */return (ret == 1) ? count : ret;
}

(1)i2c_master_recv()是通过填充i2c_msg结构体，然后调用i2c_transfer()函数来实现传输；
(2)i2c_transfer()则通过调用适配器通信方法master_xfer()将消息发出；
补充：在填充msg时赋值了从设备在I2C总线上的地址，但是在open时并没有对addr进行赋值，所以是不能open后直接进行read操作的，需要先调用ioctl函数设置从设备地址addr，表明要操作I2C总线上的哪个设备；

6、往I2C设备写数据

6.1、函数调用关系

i2cdev_write()copy_from_user()i2c_master_send()i2c_transfer()adap->algo->master_xfer()

6.2、i2cdev_write()函数

static ssize_t i2cdev_write(struct file *file, const char __user *buf,size_t count, loff_t *offset)
{int ret;char *tmp;struct i2c_client *client = file->private_data;if (count > 8192)count = 8192;tmp = kmalloc(count, GFP_KERNEL);if (tmp == NULL)return -ENOMEM;//把要发送的数据从用户空间拷贝到内核空间if (copy_from_user(tmp, buf, count)) {kfree(tmp);return -EFAULT;}pr_debug("i2c-dev: i2c-%d writing %zu bytes.\n",iminor(file->f_path.dentry->d_inode), count);ret = i2c_master_send(client, tmp, count);kfree(tmp);return ret;
}

(1)解析处open时构建的struct i2c_client结构体;
(2)调用i2c_master_send()函数发送数据，最终都是调用适配器通信方法master_xfer()，和读数据的过程基本一致；

7、ioctl函数：i2cdev_ioctl()

static long i2cdev_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{//解析处open()时创建的clientstruct i2c_client *client = file->private_data;unsigned long funcs;dev_dbg(&client->adapter->dev, "ioctl, cmd=0x%02x, arg=0x%02lx\n",cmd, arg);switch (cmd) {case I2C_SLAVE:    //分配从设备地址，如果地址已经分配，则返回EBUSY错误case I2C_SLAVE_FORCE:    //不管分配与否，强制设置该地址if ((arg > 0x3ff) ||(((client->flags & I2C_M_TEN) == 0) && arg > 0x7f))return -EINVAL;if (cmd == I2C_SLAVE && i2cdev_check_addr(client->adapter, arg))return -EBUSY;/* REVISIT: address could become busy later */client->addr = arg;return 0;case I2C_TENBIT:   //设置I2C_M_TEN标识．启用10bit地址模式if (arg)client->flags |= I2C_M_TEN;elseclient->flags &= ~I2C_M_TEN;return 0;case I2C_PEC: //启动SMBus的包错误检查if (arg)client->flags |= I2C_CLIENT_PEC;elseclient->flags &= ~I2C_CLIENT_PEC;return 0;case I2C_FUNCS:    //读取适配器支持的功能funcs = i2c_get_functionality(client->adapter);return put_user(funcs, (unsigned long __user *)arg);case I2C_RDWR:   //读取、写入I2C消息return i2cdev_ioctl_rdrw(client, arg);case I2C_SMBUS:   //处理SMBus消息传输return i2cdev_ioctl_smbus(client, arg);case I2C_RETRIES:   //设置重试次数client->adapter->retries = arg;break;case I2C_TIMEOUT:   //设置超时时间client->adapter->timeout = msecs_to_jiffies(arg * 10);break;default:return -ENOTTY;}return 0;
}

8、设备节点是何时创建

8.1、函数调用关系

i2c_dev_init()i2c_add_driver()i2c_register_driver()bus_for_each_dev()__process_new_driver()driver->attach_adapter()i2cdev_attach_adapter()device_create()device_create_file()

8.2、i2cdev_attach_adapter()函数

static int i2cdev_attach_adapter(struct i2c_adapter *adap)
{struct i2c_dev *i2c_dev;int res;//分配一个i2c_dev对象，并添加到i2c_dev_list链表中i2c_dev = get_free_i2c_dev(adap);if (IS_ERR(i2c_dev))return PTR_ERR(i2c_dev);/* 创建设备对象并在sysfs中注册，在/dev目录下创建设备号为MKDEV(I2C_MAJOR, adap->nr)，名称为"i2c-%d"的字符设备节点*/i2c_dev->dev = device_create(i2c_dev_class, &adap->dev,MKDEV(I2C_MAJOR, adap->nr), NULL,"i2c-%d", adap->nr);if (IS_ERR(i2c_dev->dev)) {res = PTR_ERR(i2c_dev->dev);goto error;}//创建"/sys/class/i2c-dev/"i2c-%d"/name"文件res = device_create_file(i2c_dev->dev, &dev_attr_name);if (res)goto error_destroy;pr_debug("i2c-dev: adapter [%s] registered as minor %d\n",adap->name, adap->nr);return 0;
error_destroy:device_destroy(i2c_dev_class, MKDEV(I2C_MAJOR, adap->nr));
error:return_i2c_dev(i2c_dev);return res;
}

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