Linux I2C驅動是嵌入式Linux驅動開發人員經常需要編寫的一種驅動，因為凡是系統中使用到的I2C裝置，幾乎都需要編寫相應的I2C驅動去配置和控制它，例如 RTC實時時鐘晶片、音視訊採集晶片、音視訊輸出晶片、EEROM晶片、AD/DA轉換晶片等等。
Linux I2C驅動涉及的知識點還是挺多的，主要分為Linux I2C的匯流排驅動（I2C BUS Driver）和裝置驅動（I2C Clients Driver），本文主要關注如何快速地完成一個具體的I2C裝置驅動（I2C Clients Driver）。關於Linux I2C驅動的整體架構、核心原理等可以在網上搜尋其他相關文章學習。
注意：本系列文章的I2C裝置驅動是基於Linux 2.6.18核心。
本文主要參考了Linux核心原始碼目錄下的 ./Documentation/i2c/writing-clients 文件。以手頭的一款視訊採集晶片TVP5158為驅動目標，編寫Linux I2C裝置驅動。
1. i2c_driver結構體物件
每一個I2C裝置驅動，必須首先創造一個i2c_driver結構體物件，該結構體包含了I2C裝置探測和登出的一些基本方法和資訊，示例如下：
static struct i2c_driver tvp5158_i2c_driver = {
.driver = {
.name = "tvp5158_i2c_driver",
},
.attach_adapter = &tvp5158_attach_adapter,
.detach_client = &tvp5158_detach_client,
.command = NULL,
};
其中，name欄位標識本驅動的名稱（不要超過31個字元），attach_adapter和detach_client欄位為函式指標，這兩個函式在I2C裝置註冊的時候會自動呼叫，需要自己實現這兩個函式，後面將詳細講述。
2. i2c_client 結構體物件
上面定義的i2c_driver物件，抽象為一個i2c的驅動模型，提供對i2C裝置的探測和登出方法，而i2c_client結構體則是代表著一個具體的i2c裝置，該結構體有一個data指標，可以指向任何私有的裝置資料，在複雜點的驅動中可能會用到。示例如下：
struct tvp5158_obj{
struct i2c_client client;
int users; // how many users using the driver
};
struct tvp5158_obj* g_tvp5158_obj;
其中，users為示例，使用者可以自己在tvp5158_obj這個結構體裡面新增感興趣的欄位，但是i2c_client欄位不可少。具體用法後面再詳細講。
3. 裝置註冊及探測功能
這一步很關鍵，按照標準的要求來寫，則Linux系統會自動呼叫相關的程式碼去探測你的I2C裝置，並且新增到系統的I2C裝置列表中以供後面訪問。
我們知道，每一個I2C裝置晶片，都通過硬體連線設定好了該裝置的I2C裝置地址。因此，I2C裝置的探測一般是靠裝置地址來完成的。那麼，首先要在驅動程式碼中宣告你要探測的I2C裝置地址列表，以及一個巨集。示例如下：
static unsigned short normal_i2c[] = {
0xbc >> 1,
0xbe >> 1,
I2C_CLIENT_END
};
I2C_CLIENT_INSMOD;
normal_i2c 陣列包含了你需要探測的I2C裝置地址列表，並且必須以I2C_CLIENT_END作為結尾，注意，上述程式碼中的0xbc和0xbe是我在硬體上為我的tvp5158分配的地址，硬體上我支援通過跳線將該地址設定為 0xbc 或者 0xbe，所以把這兩個地址均寫入到探測列表中，讓系統進行探測。如果你的I2C裝置的地址是固定的，那麼，這裡可以只寫你自己的I2C裝置地址，注意必須向右移位1。
巨集 I2C_CLIENT_INSMOD 的作用網上有許多文章進行了詳細的講解，這裡我就不詳細描述了，記得加上就行，我們重點關注實現。
下一步就應該編寫第1步中的兩個回撥函式，一個用於註冊裝置，一個用於登出裝置。探測函式示例如下：
static int tvp5158_attach_adapter(struct i2c_adapter *adapter)
{
return i2c_probe(adapter, &addr_data, &tvp5158_detect_client);
}
這個回撥函式系統會自動呼叫，我們只需要按照上述程式碼形式寫好就行，這裡呼叫了系統的I2C裝置探測函式，i2c_probe()，第三個引數為具體的裝置探測回撥函式，系統會在探測裝置的時候呼叫這個函式，需要自己實現。示例如下：
static int tvp5158_detect_client(struct i2c_adapter *adapter,int address,int kind)
{
struct tvp5158_obj *pObj;
int err = 0;
printk(KERN_INFO "I2C: tvp5158_detect_client at address %x ...
", address);
if( g_tvp5158_obj != NULL ) {
//already allocated,inc user count, and return the allocated handle
g_tvp5158_obj->users++;
return 0;
}
/* alloc obj */
pObj = kmalloc(sizeof(struct tvp5158_obj), GFP_KERNEL);
if (pObj==0){
return -ENOMEM;
}
memset(pObj, 0, sizeof(struct tvp5158_obj));
pObj->client.addr = address;
pObj->client.adapter = adapter;
pObj->client.driver = &tvp5158_i2c_driver;
pObj->client.flags = I2C_CLIENT_ALLOW_USE;
pObj->users++;
/* attach i2c client to sys i2c clients list */
if((err = i2c_attach_client(&pObj->client))){
printk( KERN_ERR "I2C: ERROR: i2c_attach_client fail! address=%x
",address);
return err;
}
// store the pObj
g_tvp5158_obj = pObj;
printk( KERN_ERR "I2C: i2c_attach_client ok! address=%x
",address);
return 0;
}
到此為止，探測並且註冊裝置的程式碼已經完成，以後對該 I2C 裝置的訪問均可以通過 g_tvp5158_obj 這個全域性的指標進行了。
4. 登出I2C裝置
同理，裝置登出的回撥函式也會自動被系統呼叫，只需要按照模板寫好裝置登出程式碼，示例如下：
static int tvp5158_detach_client(struct i2c_client *client)
{
int err;
if( ! client->adapter ){
return -ENODEV;
}
if( (err = i2c_detach_client(client)) ) {
printk( KERN_ERR "Client deregistration failed (address=%x), client not detached.
", client->addr);
return err;
}
client->adapter = NULL;
if( g_tvp5158_obj ){
kfree(g_tvp5158_obj);
}
return 0;
}
到此為止，裝置的註冊和登出程式碼已經全部完成，下面要做的就是提供讀寫I2C裝置的方法。
5. I2C裝置的讀寫
對I2C裝置的讀寫，Linux系統提供了多種介面，可以在核心的 i2c.h 中找到，這裡簡單介紹其中的兩種介面。
【介面一】：
extern int i2c_master_send(struct i2c_client *,const char* ,int); extern int i2c_master_recv(struct i2c_client *,char* ,int);
第一個引數是 i2c_client 物件指標，第二個引數是要傳輸的資料buffer指標，第三個引數為buffer的大小。
【介面二】：
extern int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msg, int num);
這個介面支援一次向I2C裝置傳送多個訊息，每一個訊息可以是讀也可以是寫，讀或者寫以及讀寫的目標地址（暫存器地址）均包含在msg訊息引數裡面。
這些介面僅僅是最底層的讀寫方法，關於具體怎麼與I2C裝置互動，比如具體怎麼讀晶片的某個特定暫存器的值，這需要看具體的晶片手冊，每個I2C晶片都會有具體的I2C暫存器讀寫時序圖。因此，為了在驅動中提供更好的訪問介面，還需要根據具體的時序要求對這些讀寫函式進行進一步封裝，這些內容將在後面的文章中講述。
6. 模組初始化及其他
下一步就是整個模組的初始化程式碼和逆初始化程式碼，以及模組宣告瞭。
static int __init tvp5158_i2c_init(void)
{
g_tvp5158_obj = NULL;
return i2c_add_driver(&tvp5158_i2c_driver);
}
static void __exit tvp5158_i2c_exit(void)
{
i2c_del_driver(&tvp5158_i2c_driver);
}
module_init(tvp5158_i2c_init);
module_exit(tvp5158_i2c_exit);
MODULE_DESCRIPTION("TVP5158 i2c driver");
MODULE_AUTHOR("Lujun @hust");
MODULE_LICENSE("GPL");
在初始化的程式碼裡面，新增本模組的 i2c driver 物件，在逆初始化程式碼裡面，刪除本模組的 i2c driver 物件。
7. 總結
到此為止，算是從應用的角度把編寫一個I2C的裝置驅動程式碼講完了，很多原理性的東西我都沒有具體分析（其實我也瞭解的不深），以後會慢慢更深入地學習和了解，文中有什麼講述不正確的地方，歡迎留言或者來信lujun.hust@gmail.com交流。
讀到最後，大家可能還有一個疑問，這個驅動寫完了怎麼在使用者空間（應用層）去使用它呢？由於本文不想把程式碼弄得太多太複雜，怕提高理解的難度，所以就沒有講，其實要想在使用者空間使用該I2C裝置驅動，則還需要藉助字元裝置驅動來完成，即為這個I2C裝置驅動封裝一層字元裝置驅動，這樣，使用者空間就可以通過對字元裝置驅動的訪問來訪問I2C裝置，這個方法我會在後面的文章中講述。