目录：
1 通讯协议概述
1.1 总线特点
1.2 总线结构
1.3 总线协议
2 时序关系
3 寄存器操作流程
4 I2C设备驱动框架
4.1 I2C设备层
4.1.2 I2C设备
4.1.2 I2C设备驱动
4.1.3 I2C设备和驱动的关系
4.2 I2C总线层
4.2.1 总线适配器
4.2.2 适配器驱动
4.3 设备层与驱动层关系
5 I2C设备驱动的书写
5.1 I2C设备驱动书写流程
正文：
1 通讯协议概述
I2C是Philips公司开发的，支持一个主机（master)连多个从机（Slave),且主从可切换的两线式串行总线通讯协议。
设备连接到总线的方式： 开漏（OC门）或集电级开路的“线与”逻辑，空闲时由上拉电阻维持sda，scl的高电平状态。
1.1 总线特点：
(1).每一个连接到总线上的设备都可以通过唯一的设备地址进行访问.
(2).串行的8位双向数据传输，位速率在标准模式下可达100kb/s，在快速模式下可达400kb/s;高速模式下可以达到3.4M每秒.
(3).总线长度最长7.6米左右.
(4).片上滤波器可以增加抗干扰能力，保证数据完成传输.
(5).连接到一条I2C总线上的设备数量只受到最大电容400pf的限制.
(6).多主机系统，通过冲突检测和延时等待来保护数据不被破坏.
1.2 总线结构：
1.3 总线协议：
2 时序关系
(1) 空闲状态：SCL时钟线,SDA数据线 均为高电平
(2) 开始判断：SCL保持高电平时，SDA从高电平向低电平切换 ---主设备产生
(3) 结束判断：SCL保持高电平时，SDA从低电平向高电平切换 ---主设备产生
(4) 数据变化：SDA必须在SCL的高电平周期保持稳定，在SCL的低电平周期才可改变电平.发送的数据位的顺序，是从高位开始（MSB)，还是从低
位开始(LSB).
(5) 应答机制：在ACK应答确认周期时， 主机释放SDA，从机把SDA拉低，并在SCLK高电平时保持住. 如果从机来不及处理，可以一直拉低SDA,使
得主机等待.
(6) 总线仲裁(争抢)：当多个I2C设备同时拉低SDA，争抢主机所有权时。可通过后续它们发送的Slave address 做为判断.
第一次发送地址位为低电平的设备获得主机所有权.
3 寄存器操作流程：
(1) Master发送I2C addr（7bit）和rw操作1（1bit），等待ACK
(2) Slave发送ACK
(3) Master发送reg addr（8bit），等待ACK
(4) Slave发送ACK
(5) Master发起START
(6) Master发送I2C addr（7bit）和r操作1（1bit），等待ACK
(7) Slave发送ACK
(8) Slave发送data（8bit），即寄存器里的值
(9) Master发送ACK
(10) 第8步和第9步可以重复多次，即顺序读多个寄存器
4 I2C设备驱动框架：
I2C设备驱动可以分为: 设备层，总线层。
I2C设备驱动程序相关数据结构:i2c_driver(设备层),i2c_client(设备层),i2c_algorithm(总线层),i2c_adapter(总线层).
注意：一个系统中可以有多个总线层，也就是包含多个总线控制器，也可以由多个设备层，包含不同的i2c设备.
4.1 I2C设备层:
I2C设备层由I2C设备和驱动程序组成。
4.1.1 I2C设备：
一个I2C设备由一个i2c_client数据结构进行描述。
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--/include/linux/i2c.h
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struct i2c_client {
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unsigned short flags; /* 标志位：I2C_CLIENT_TEN 表示设备使用10位芯片地址
I2C_CLIENT_PEC 表示设备使用SMBus Packet Error Checking */
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unsigned short addr; /* 设备地址，低7位存储芯片地址 */
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char name[I2C_NAME_SIZE]; /* 设备名称 */
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struct i2c_adapter *adapter; /* 依附的适配器，适配器指明所属总线 */
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struct i2c_driver *driver; /* 设备驱动程序指针 */
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struct device dev; /* 设备结构体 */
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int irq; /* 设备申请的中断号 */
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struct list_head detected; /* 已被发现的设备链表 */
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}
设备地址：
7---------------------------------------------------------------------------0
| R/W'(1 bit) | 器件类型(4 bit) | 自定义地址（3 bit) |
----------------------------------------------------------------------------
(1) 由于rw的不同，所以i2c设备存在读地址、写地址两个地址。
(2) 器件类型已经由器件厂商固化，自定义地址通常由引脚电平来确定，因此同一i2c总线上相同类型的设备最多挂8个。
(3) 如果在两条不同的i2c总线上挂接来两块类型和地址相同的芯片，那么这两块芯片的地址是相同的，这显然时冲突的，解决办法是为总线适配器指定一个id,那么新的芯片地址就是总线适配器的id和设备地址两部分组成。
4.1.2 I2C设备驱动：
I2C设备驱动使用i2c_driver进行描述。
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--/include/linux/i2c.h
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struct i2c_driver {
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unsigned int class; /* 驱动类型 */
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int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *); /* 检测到适配器时调用的函数 */
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int (*detach_adapter)(struct i2c_adapter *); /* 卸载适配器时调用的函数 */
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int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *); /* 设备动态探测函数 */
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int (*remove)(struct i2c_client *); /* 设备动态移除函数 */
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void (*shutdown)(struct i2c_client *); /* 设备关闭 */
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int (*suspend)(struct i2c_client *, pm_message_t mesg); /* 设备挂起 */
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int (*resume)(struct i2c_client *); /* 设备唤醒 */
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void (*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data);
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int (*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void *arg); /* 设备命令控制,类似ioctl */
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struct device_driver driver; /* 设备驱动 */
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const struct i2c_device_id *id_table; /* 设备id表 */
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int (*detect)(struct i2c_client *, struct i2c_board_info *); /* 自动探测设备的回调函数,一般不会执行 */
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const unsigned short *address_list;
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struct list_head clients; /* 指向驱动支持的设备 */
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};
说明：
若设备不支持probe、remove则需实现attach_* 函数。 两者只选一个，否则出现“i2c-core:driver driver-name is confused”的警告。
4.1.3 I2C设备和驱动的关系：
通过指针互联。
I2C client I2C client I2C client
4.2 I2C总线层：
I2C驱动层由总线适配器和适配器驱动组成。
4.2.1 总线适配器：
I2C总线适配器就是一个I2C总线控制器，在物理上连接若干个II设备。
I2C总线适配器本质上是一个物理设备，其主要功能是完成I2C总线控制器相关的数据通信。
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--/include/linux/i2c.h
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struct i2c_adapter {
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struct module *owner; /* 模块计数 */
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unsigned int id; /* alogorithm类型，在i2c_id.h中 */
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unsigned int class; /* 允许探测驱动程序的类型 */
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const struct i2c_algorithm *algo; /* 适配器驱动程序指针 */
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void *algo_data; /* 适配器的私有数据 */
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struct rt_mutex bus_lock; /* 对总线进行操作时，将获得总线锁 */
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int timeout; /* 超时 in jiffies */
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int retries; /* 超时次数 */
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struct device dev; /* 适配器 */
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int nr;
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char name[48]; /* 适配器的名字 */
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struct completion dev_released; /* 用于同步的完成量,表示适配器是否在被其他程序使用 */
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struct list_head userspace_clients; /* 连接到总线上的设备的链表 */
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};
4.2.2 适配器驱动：
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--/include/linux/i2c.h
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struct i2c_algorithm {
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int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num); /* 传输函数的指针，指向实现IIC总线通信协议的函数 */
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int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr, /* smbus传输函数指针，指向smbus通信协议的函数 */
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unsigned short flags, char read_write, /* smbus协议基于i2c总线协议，也是由2线制通线 */
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u8 command, int size, union i2c_smbus_data *data); /* smbus和i2c可以通过软件方式兼容，但此处一般为空*/
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u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *); /* 返回适配器支持哪些传输类型 */
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};
4.3 设备层与驱动层关系：
5 I2C设备驱动的书写
I2C驱动框架在内核中算是比较庞大和复杂的，内核为其建立的分层分工架构使得其移植性和健壮性得到保证。但面对内核如此庞大的代码量，我们首先应该弄清楚哪些工作由内核提供，哪些工作需要针对设备进行书写，即明白自己都该做些什么。
5.1 I2C设备驱动书写流程
在书写I2C驱动之前，应先了解驱动调用过程，以及再i2c子系统的构成。
i2c设备驱动流程：
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| xxx_init | i2c设备初始化
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V
-------------------------
| i2c_add_driver | i2c子系统中加入驱动
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V
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| xxx_attach_adapter | 适配器和驱动程序挂接
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V
--------------------------------
| i2c_probe | i2c设备探测函数
--------------------------------
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V
---------------------------------
| xxx_detect | i2c设备侦测函数
---------------------------------
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V
-----------------------------------
| i2c_client init | i2c设备初始化
-----------------------------------
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V
----------------------------------
| i2c_attach_client | 将设备添加到i2c子系统
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V
----------------------------------
| xxx_init_client | 初始化i2c设备
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