本文轉自：https://blog.csdn.net/airk000/article/details/21345457
在Linux驅動中I2C系統中主要包含以下幾個成員：
I2C adapter 即I2C適配器
I2C driver 某個I2C設備的設備驅動，可以以driver理解。
I2C client 某個I2C設備的設備聲明，可以以device理解。
I2C adapter
是CPU集成或外接的I2C適配器，用來控制各種I2C從設備，其驅動需要完成對適配器的完整描述，最主要的工作是需要完成i2c_algorithm結構體。這個結構體包含了此I2C控制器的數據傳輸具體實現，以及對外上報此設備所支持的功能類型。i2c_algorithm結構體如下：
struct i2c_algorithm {
int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs,
int num);
int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr,
unsigned short flags, char read_write,
u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data);
u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);
};
如果一個I2C適配器不支持I2C通道，那麼就將master_xfer成員設爲NULL。如果適配器支持SMBUS協議，那麼需要去實現smbus_xfer，如果smbus_xfer指針被設爲NULL，那麼當使用SMBUS協議的時候將會通過I2C通道進行仿真。master_xfer指向的函數的返回值應該是已經成功處理的消息數，或者返回負數表示出錯了。functionality指針很簡單，告訴詢問着這個I2C主控器都支持什麼功能。
在內核的drivers/i2c/i2c-stub.c中實現了一個i2c adapter的例子，其中實現的是更爲複雜的SMBUS。
SMBus 與 I2C的區別
通常情況下，I2C和SMBus是兼容的，但是還是有些微妙的區別的。
時鐘速度對比：
I2C SMBus
最小 無 10kHz
最大 100kHZ（標準）400kHz（快速模式）2MHz（高速模式） 100kHz
超時 無 35ms
在電氣特性上他們也有所不同，SMBus要求的電壓範圍更低。
I2C driver
具體的I2C設備驅動，如相機、傳感器、觸摸屏、背光控制器常見硬件設備大多都有或都是通過I2C協議與主機進行數據傳輸、控制。結構體如下：
struct i2c_driver {
unsigned int class;
/* Notifies the driver that a new bus has appeared or is about to be
* removed. You should avoid using this, it will be removed in a
* near future.
*/
int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *) __deprecated; //舊的與設備進行綁定的接口函數
int (*detach_adapter)(struct i2c_adapter *) __deprecated; //舊的與設備進行解綁的接口函數
/* Standard driver model interfaces */
int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *); //現行通用的與對應設備進行綁定的接口函數
int (*remove)(struct i2c_client *); //現行通用與對應設備進行解綁的接口函數
/* driver model interfaces that don't relate to enumeration */
void (*shutdown)(struct i2c_client *); //關閉設備
int (*suspend)(struct i2c_client *, pm_message_t mesg); //掛起設備，與電源管理有關，爲省電
int (*resume)(struct i2c_client *); //從掛起狀態恢復
/* Alert callback, for example for the SMBus alert protocol.
* The format and meaning of the data value depends on the protocol.
* For the SMBus alert protocol, there is a single bit of data passed
* as the alert response's low bit ("event flag").
*/
void (*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data);
/* a ioctl like command that can be used to perform specific functions
* with the device.
*/
int (*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void *arg);
struct device_driver driver; //I2C設備的驅動模型
const struct i2c_device_id *id_table; //匹配設備列表
/* Device detection callback for automatic device creation */
int (*detect)(struct i2c_client *, struct i2c_board_info *);
const unsigned short *address_list;
struct list_head clients;
};
#define to_i2c_driver(d) container_of(d, struct i2c_driver, driver) //一般編寫驅動過程中對象常是driver類型，可以通過to_i2c_driver找到其父類型i2c_driver
如同普通設備的驅動能夠驅動多個設備一樣，一個I2C driver也可以對應多個I2C client。
以重力傳感器AXLL34X爲例，其實現的I2C驅動爲：
static const struct i2c_device_id adxl34x_id[] = {
{ "adxl34x", 0 }, //匹配i2c client名爲adxl34x的設備
{ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, adxl34x_id);
static struct i2c_driver adxl34x_driver = {
.driver = {
.name = "adxl34x",
.owner = THIS_MODULE,
.pm = &adxl34x_i2c_pm, //指定設備驅動的電源管理接口，包含suspend、resume
},
.probe = adxl34x_i2c_probe, //組裝設備匹配時候的匹配動作
.remove = adxl34x_i2c_remove, //組裝設備移除接口
.id_table = adxl34x_id, //制定匹配設備列表
};
module_i2c_driver(adxl34x_driver);
這裏要說明一下module_i2c_driver宏定義(i2c.h)：
#define module_i2c_driver(__i2c_driver) \
module_driver(__i2c_driver, i2c_add_driver, \
i2c_del_driver)
#define i2c_add_driver(driver) \
i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver)
module_driver():
#define module_driver(__driver, __register, __unregister, ...) \
static int __init __driver##_init(void) \
{ \
return __register(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
} \
module_init(__driver##_init); \
static void __exit __driver##_exit(void) \
{ \
__unregister(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
} \
module_exit(__driver##_exit);
理解上述宏定義後，將module_i2c_driver(adxl34x_driver)展開就可以得到：
static int __int adxl34x_driver_init(void)
{
return i2c_register_driver(&adxl34x_driver);
}
module_init(adxl34x_driver_init);
static void __exit adxl34x_driver_exit(void)
{
return i2c_del_driver(&adxl34x_driver);
}
module_exit(adxl34x_driver_exit);
這一句宏就解決了模塊module安裝卸載的複雜代碼。這樣驅動開發者在實現I2C驅動時只要將i2c_driver結構體填充進來就可以了，無需關心設備的註冊與反註冊過程。
I2C client
即I2C設備。I2C設備的註冊一般在板級代碼中，在解析實例前還是先熟悉幾個定義：
struct i2c_client {
unsigned short flags; //I2C_CLIENT_TEN表示設備使用10bit從地址，I2C_CLIENT_PEC表示設備使用SMBus檢錯
unsigned short addr; //設備從地址，7bit。這裏說一下爲什麼是7位，因爲最後以爲0表示寫，1表示讀，通過對這個7bit地址移位處理即可。addr<<1 & 0x0即寫，addr<<1 | 0x01即讀。
char name[I2C_NAME_SIZE]; //從設備名稱
struct i2c_adapter *adapter; //此從設備依附於哪個adapter上
struct i2c_driver *driver; // 此設備對應的I2C驅動指針
struct device dev; // 設備模型
int irq; // 設備使用的中斷號
struct list_head detected; //用於鏈表操作
};
#define to_i2c_client(d) container_of(d, struct i2c_client, dev) //通常使用device設備模型進行操作，可以通過to_i2c_client找到對應client指針
struct i2c_board_info {
char type[I2C_NAME_SIZE]; //設備名，最長20個字符，最終安裝到client的name上
unsigned short flags; //最終安裝到client.flags
unsigned short addr; //設備從地址slave address，最終安裝到client.addr上
void *platform_data; //設備數據，最終存儲到i2c_client.dev.platform_data上
struct dev_archdata *archdata;
struct device_node *of_node; //OpenFirmware設備節點指針
struct acpi_dev_node acpi_node;
int irq; //設備採用的中斷號，最終存儲到i2c_client.irq上
};
//可以看到，i2c_board_info基本是與i2c_client對應的。
#define I2C_BOARD_INFO(dev_type, dev_addr) \
.type = dev_type, .addr = (dev_addr)
//通過這個宏定義可以方便的定義I2C設備的名稱和從地址（別忘了是7bit的）
下面還是以adxl34x爲例：
static struct i2c_board_info i2c0_devices[] = {
{
I2C_BOARD_INFO("ak4648", 0x12),
},
{
I2C_BOARD_INFO("r2025sd", 0x32),
},
{
I2C_BOARD_INFO("ak8975", 0x0c),
.irq = intcs_evt2irq(0x3380), /* IRQ28 */
},
{
I2C_BOARD_INFO("adxl34x", 0x1d),
.irq = intcs_evt2irq(0x3340), /* IRQ26 */
},
};
...
i2c_register_board_info(0, i2c0_devices, ARRAY_SIZE(i2c0_devices));
這樣ADXL34X的i2c設備就被註冊到了系統中，當名字與i2c_driver中的id_table中的成員匹配時就能夠出發probe匹配函數了。