一：前言

　　I2c是philips提出的外设总线。I2C只有两条线，一条串行数据线：SDA,一条是时钟线SCL.正因为这样，它方便了工程人员的布线。另外，I2C是一种多主机控制总线。它和USB总线不同，USB是基于master-slave机制，任何设备的通信必须由主机发起才可以。而I2C是基于multi master机制。一同总线上可允许多个master.关于I2C协议的知识，这里不再赘述。可自行下载spec阅读即可。

　　二：I2C架构概述

　　在linux中，I2C驱动架构如下所示：

　　一：前言

　　I2c是philips提出的外设总线。I2C只有两条线，一条串行数据线：SDA,一条是时钟线SCL.正因为这样，它方便了工程人员的布线。另外，I2C是一种多主机控制总线。它和USB总线不同，USB是基于master-slave机制，任何设备的通信必须由主机发起才可以。而I2C是基于multi master机制。一同总线上可允许多个master.关于I2C协议的知识，这里不再赘述。可自行下载spec阅读即可。

　　二：I2C架构概述

　　在linux中，I2C驱动架构如下所示：

　　如上图所示，每一条I2C对应一个adapter.在kernel中，每一个adapter提供了一个描述的结构(structi2c_adapter)，也定义了adapter支持的操作(struct i2c_adapter)。再通过i2ccore层将i2c设备与i2c adapter关联起来。

　　这个图只是提供了一个大概的框架。在下面的代码分析中，从下至上的来分析这个框架图。以下的代码分析是基于linux 2.6.26.分析的代码基本位于： linux-2.6.26.3/drivers/i2c/位置。

　　三：adapter注册

　　在kernel中提供了两个adapter注册接口，分别为i2c_add_adapter()和i2c_add_numbered_adapter()。由于在系统中可能存在多个adapter,因为将每一条I2C总线对应一个编号，下文中称为I2C总线号。这个总线号的PCI中的总线号不同。它和硬件无关，只是软件上便于区分而已。

　　对于i2c_add_adapter()而言，它使用的是动态总线号，即由系统给其分析一个总线号，而i2c_add_numbered_adapter()则是自己指定总线号，如果这个总线号非法或者是被占用，就会注册失败。

　　分别来看一下这两个函数的代码：

　　int i2c_add_adapter(struct i2c_adapter *adapter)

　　{

　　int id, res = 0;

　　retry:

　　if (idr_pre_get(&i2c_adapter_idr, GFP_KERNEL) == 0)

　　return -ENOMEM;

　　mutex_lock(&core_lock);

　　/* "above" here means "above or equal to", sigh */

　　res = idr_get_new_above(&i2c_adapter_idr, adapter,

　　__i2c_first_dynamic_bus_num, &id);

　　mutex_unlock(&core_lock);

　　if (res < 0) {

　　if (res == -EAGAIN)

　　goto retry;

　　return res;

　　}

　　adapter->nr = id;

　　return i2c_register_adapter(adapter);

　　}

　　在这里涉及到一个idr结构。idr结构本来是为了配合page cache中的radixtree而设计的。在这里我们只需要知道，它是一种高效的搜索树，且这个树预先存放了一些内存。避免在内存不够的时候出现问题。所在，在往idr中插入结构的时候，首先要调用idr_pre_get()为它预留足够的空闲内存，然后再调用idr_get_new_above()将结构插入idr中，该函数以参数的形式返回一个id.以后凭这个id就可以在idr中找到相对应的结构了。对这个数据结构操作不太理解的可以查阅本站《linux文件系统之文件的读写》中有关radix tree的分析。

　　注意一下idr_get_new_above(&i2c_adapter_idr, adapter,__i2c_first_dynamic_bus_num, &id)的参数的含义，它是将adapter结构插入到i2c_adapter_idr中，存放位置的id必须要大于或者等于__i2c_first_dynamic_bus_num,

　　然后将对应的id号存放在adapter->nr中。调用i2c_register_adapter(adapter)对这个adapter进行进一步注册。

　　看一下另外一人注册函数： i2c_add_numbered_adapter( )，如下所示：

　　int i2c_add_numbered_adapter(struct i2c_adapter *adap)

　　{

　　int id;

　　int status;

　　if (adap->nr & ~MAX_ID_MASK)

　　return -EINVAL;

　　retry:

　　if (idr_pre_get(&i2c_adapter_idr, GFP_KERNEL) == 0)

　　return -ENOMEM;

　　mutex_lock(&core_lock);

　　/* "above" here means "above or equal to", sigh;

　　* we need the "equal to" result to force the result

　　*/

　　status = idr_get_new_above(&i2c_adapter_idr, adap, adap->nr, &id);

　　if (status == 0 && id != adap->nr) {

　　status = -EBUSY;

　　idr_remove(&i2c_adapter_idr, id);

　　}

　　mutex_unlock(&core_lock);

　　if (status == -EAGAIN)

　　goto retry;

　　if (status == 0)

　　status = i2c_register_adapter(adap);

　　return status;

　　}

　　对比一下就知道差别了，在这里它已经指定好了adapter->nr了。如果分配的id不和指定的相等，便返回错误。

　　过一步跟踪i2c_register_adapter()。代码如下：

　　static int i2c_register_adapter(struct i2c_adapter *adap)

　　{

　　int res = 0, dummy;

　　mutex_init(&adap->bus_lock);

　　mutex_init(&adap->clist_lock);

　　INIT_LIST_HEAD(&adap->clients);

　　mutex_lock(&core_lock);

　　/* Add the adapter to the driver core.

　　* If the parent pointer is not set up,

　　* we add this adapter to the host bus.

　　*/

　　if (adap->dev.parent == NULL) {

　　adap->dev.parent = &platform_bus;

　　pr_debug("I2C adapter driver [%s] forgot to specify "

　　"physical device\n", adap->name);

　　}

　　sprintf(adap->dev.bus_id, "i2c-%d", adap->nr);

　　adap->dev.release = &i2c_adapter_dev_release;

　　adap->dev.class = &i2c_adapter_class;

　　res = device_register(&adap->dev);

　　if (res)

　　goto out_list;

　　dev_dbg(&adap->dev, "adapter [%s] registered\n", adap->name);

　　/* create pre-declared device nodes for new-style drivers */

　　if (adap->nr < __i2c_first_dynamic_bus_num)

　　                         i2c_scan_static_board_info(adap);

　　/* let legacy drivers scan this bus for matching devices */

　　dummy = bus_for_each_drv(&i2c_bus_type, NULL, adap,

　　i2c_do_add_adapter);

　　out_unlock:

　　mutex_unlock(&core_lock);

　　return res;

　　out_list:

　　idr_remove(&i2c_adapter_idr, adap->nr);

　　goto out_unlock;

　　}

　　首先对adapter和adapter中内嵌的struct device结构进行必须的初始化。之后将adapter内嵌的struct device注册。

　　在这里注意一下adapter->dev的初始化。它的类别为i2c_adapter_class,如果没有父结点，则将其父结点设为platform_bus.adapter->dev的名字："i2c"+"-"+"总线号"。

　　测试一下：

　　[eric@mochow i2c]$ cd /sys/class/i2c-adapter/

　　[eric@mochow i2c-adapter]$ ls

　　i2c-0

　　可以看到，在我的PC上，有一个I2C adapter,看下详细信息：

　　[eric@mochow i2c-adapter]$ tree

　　.

　　`-- i2c-0

　　|-- device -> ///devices/pci0000:00/0000:00:1f.3/i2c-0

　　|-- name

　　|-- subsystem -> ///class/i2c-adapter

　　`-- uevent

　　3 directories, 2 files

　　可以看到，该adapter是一个PCI设备。

　　继续往下看：

　　之后，在注释中看到，有两种类型的driver,一种是new-style drivers,另外一种是legacy drivers

　　New-style drivers是在2.6近版的kernel加入的。它们最主要的区别是在adapter和i2c driver的匹配上。

　　3.1: new-style 形式的adapter注册

　　对于第一种，也就是new-style drivers,将相关代码再次列出如下：

　　if (adap->nr < __i2c_first_dynamic_bus_num)

　　i2c_scan_static_board_info(adap);

　　如果adap->nr 小于__i2c_first_dynamic_bus_num的话，就会进入到i2c_scan_static_board_info()。

　　结合我们之前分析的adapter的两种注册分式： i2c_add_adapter()所分得的总线号肯会不会小于__i2c_first_dynamic_bus_num.只有i2c_add_numbered_adapter()才有可能满足：

　　(adap->nr < __i2c_first_dynamic_bus_num)

　　而且必须要调用i2c_register_board_info()将板子上的I2C设备信息预先注册时才会更改__i2c_first_dynamic_bus_num的值。在x86上只没有使用i2c_register_board_info()的。因此，x86平台上的分析可以忽略掉new-style driver的方式。不过，还是详细分析这种情况下。

　　首先看一下i2c_register_board_info()，如下：

　　int __init

　　i2c_register_board_info(int busnum,

　　struct i2c_board_info const *info, unsigned len)

　　{

　　int status;

　　mutex_lock(&__i2c_board_lock);

　　/* dynamic bus numbers will be assigned after the last static one */

　　if (busnum >= __i2c_first_dynamic_bus_num)

　　__i2c_first_dynamic_bus_num = busnum + 1;

　　for (status = 0; len; len--, info++) {

　　struct i2c_devinfo *devinfo;

　　devinfo = kzalloc(sizeof(*devinfo)， GFP_KERNEL);

　　if (!devinfo) {

　　pr_debug("i2c-core: can't register boardinfo!\n");

　　status = -ENOMEM;

　　break;

　　}

　　devinfo->busnum = busnum;

　　devinfo->board_info = *info;

　　list_add_tail(&devinfo->list, &__i2c_board_list);

　　}

　　mutex_unlock(&__i2c_board_lock);

　　return status;

　　}

　　这个函数比较简单， struct i2c_board_info用来表示I2C设备的一些情况，比如所在的总线。名称，地址，中断号等。最后，这些信息会被存放到__i2c_board_list链表。

　　跟踪i2c_scan_static_board_info()：代码如下：

　　static void i2c_scan_static_board_info(struct i2c_adapter *adapter)

　　{

　　struct i2c_devinfo *devinfo;

　　mutex_lock(&__i2c_board_lock);

　　list_for_each_entry(devinfo, &__i2c_board_list, list) {

　　if (devinfo->busnum == adapter->nr

　　&& !i2c_new_device(adapter,

　　&devinfo->board_info))

　　printk(KERN_ERR "i2c-core: can't create i2c%d-%04x\n",

　　i2c_adapter_id(adapter)，

　　devinfo->board_info.addr);

　　}

　　mutex_unlock(&__i2c_board_lock);

　　}

　　该函数遍历挂在__i2c_board_list链表上面的i2c设备的信息，也就是我们在启动的时候指出的i2c设备的信息。

　　如果指定设备是位于adapter所在的I2C总线上，那么，就调用i2c_new_device()。代码如下：

　　struct i2c_client *

　　i2c_new_device(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_board_info const *info)

　　{

　　struct i2c_client *client;

　　int status;

　　client = kzalloc(sizeof *client, GFP_KERNEL);

　　if (!client)

　　return NULL;

　　client->adapter = adap;

　　client->dev.platform_data = info->platform_data;

　　device_init_wakeup(&client->dev, info->flags & I2C_CLIENT_WAKE);

　　client->flags = info->flags & ~I2C_CLIENT_WAKE;

　　client->addr = info->addr;

　　client->irq = info->irq;

　　strlcpy(client->name, info->type, sizeof(client->name));

　　/* a new style driver may be bound to this device when we

　　* return from this function, or any later moment (e.g. maybe

　　* hotplugging will load the driver module)。 and the device

　　* refcount model is the standard driver model one.

　　*/

　　status = i2c_attach_client(client);

　　if (status < 0) {

　　kfree(client);

　　client = NULL;

　　}

　　return client;

　　}

　　我们又遇到了一个新的结构：struct i2c_client,不要被这个结构吓倒了，其实它就是一个嵌入struct device的I2C设备的封装。它和我们之前遇到的struct usb_device结构的作用是一样的。

　　首先，在clinet里保存该设备的相关消息。特别的， client->adapter指向了它所在的adapter.

　　特别的，clinet->name为info->name.也是指定好了的。

　　一切初始化完成之后，便会调用i2c_attach_client( )。看这个函数的字面意思，是将clinet关联起来。到底怎么样关联呢？继续往下看：

　　int i2c_attach_client(struct i2c_client *client)

　　{

　　struct i2c_adapter *adapter = client->adapter;

　　int res = 0;

　　//初始化client内嵌的dev结构

　　//父结点为所在的adapter,所在bus为i2c_bus_type

　　client->dev.parent = &client->adapter->dev;

　　client->dev.bus = &i2c_bus_type;

　　//如果client已经指定了driver,将driver和内嵌的dev关联起来

　　if (client->driver)

　　client->dev.driver = &client->driver->driver;

　　//指定了driver, 但不是newstyle的

　　if (client->driver && !is_newstyle_driver(client->driver)) {

　　client->dev.release = i2c_client_release;

　　client->dev.uevent_suppress = 1;

　　} else

　　client->dev.release = i2c_client_dev_release;

　　//clinet->dev的名称

　　snprintf(&client->dev.bus_id[0], sizeof(client->dev.bus_id)，

　　"%d-%04x", i2c_adapter_id(adapter)， client->addr);

　　//将内嵌的dev注册

　　res = device_register(&client->dev);

　　if (res)

　　goto out_err;

　　//将clinet链到adapter->clients中

　　mutex_lock(&adapter->clist_lock);

　　list_add_tail(&client->list, &adapter->clients);

　　mutex_unlock(&adapter->clist_lock);

　　dev_dbg(&adapter->dev, "client [%s] registered with bus id %s\n",

　　client->name, client->dev.bus_id);

　　//如果adapter->cleinet_reqister存在，就调用它

　　if (adapter->client_register) {

　　if (adapter->client_register(client)) {

　　dev_dbg(&adapter->dev, "client_register "

　　"failed for client [%s] at 0x%02x\n",

　　client->name, client->addr);

　　}

　　}

　　return 0;

　　out_err:

　　dev_err(&adapter->dev, "Failed to attach i2c client %s at 0x%02x "

　　"(%d)\n", client->name, client->addr, res);

　　return res;

　　}

　　参考上面添加的注释，应该很容易理解这段代码了，就不加详细分析了。这个函数的名字不是i2c_attach_client()么？怎么没看到它的关系过程呢？

　　这是因为：在代码中设置了client->dev所在的bus为i2c_bus_type .以为只需要有bus为i2c_bus_type的driver注册，就会产生probe了。这个过程呆后面分析i2c driver的时候再来详细分析。

　　3.2: legacy形式的adapter注册

　　Legacy形式的adapter注册代码片段如下：

　　dummy = bus_for_each_drv(&i2c_bus_type, NULL, adap,

　　i2c_do_add_adapter);

　　这段代码遍历挂在i2c_bus_type上的驱动，然后对每一个驱动和adapter调用i2c_do_add_adapter()。

　　代码如下：

　　static int i2c_do_add_adapter(struct device_driver *d, void *data)

　　{

　　struct i2c_driver *driver = to_i2c_driver(d);

　　struct i2c_adapter *adap = data;

　　if (driver->attach_adapter) {

　　/* We ignore the return code; if it fails, too bad */

　　driver->attach_adapter(adap);

　　}

　　return 0;

　　}

　　该函数很简单，就是调用driver的attach_adapter()接口。

　　到此为止，adapter的注册已经分析完了。

　　四：i2c driver注册

　　在分析i2c driver的时候，有必要先分析一下i2c架构的初始化

　　代码如下：

　　static int __init i2c_init(void)

　　{

　　int retval;

　　retval = bus_register(&i2c_bus_type);

　　if (retval)

　　return retval;

　　retval = class_register(&i2c_adapter_class);

　　if (retval)

　　goto bus_err;

　　retval = i2c_add_driver(&dummy_driver);

　　if (retval)

　　goto class_err;

　　return 0;

　　class_err:

　　class_unregister(&i2c_adapter_class);

　　bus_err:

　　bus_unregister(&i2c_bus_type);

　　return retval;

　　}

　　subsys_initcall(i2c_init);

　　很明显，i2c_init()会在系统初始化的时候被调用。

　　在i2c_init中，先注册了i2c_bus_type的bus,i2c_adapter_class的class.然后再调用i2c_add_driver()注册了一个i2c driver.

　　I2c_bus_type结构如下：

　　static struct bus_type i2c_bus_type = {

　　.name = "i2c",

　　.dev_attrs = i2c_dev_attrs,

　　.match = i2c_device_match,

　　.uevent = i2c_device_uevent,

　　.probe = i2c_device_probe,

　　.remove = i2c_device_remove,

　　.shutdown = i2c_device_shutdown,

　　.suspend = i2c_device_suspend,

　　.resume = i2c_device_resume,

　　};

　　这个结构先放在这里吧，以后还会用到里面的信息的。

　　从上面的初始化函数里也看到了，注册i2c driver的接口为i2c_add_driver()。代码如下：

　　static inline int i2c_add_driver(struct i2c_driver *driver)

　　{

　　return i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver);

　　}

　　继续跟踪：

　　int i2c_register_driver(struct module *owner, struct i2c_driver *driver)

　　{

　　int res;

　　/* new style driver methods can't mix with legacy ones */

　　//如果是一个newstyle的driver.但又定义了attach_adapter/detach_adapter.非法

　　if (is_newstyle_driver(driver)) {

　　if (driver->attach_adapter || driver->detach_adapter

　　|| driver->detach_client) {

　　printk(KERN_WARNING

　　"i2c-core: driver [%s] is confused\n",

　　driver->driver.name);

　　return -EINVAL;

　　}

　　}

　　/* add the driver to the list of i2c drivers in the driver core */

　　//关联到i2c_bus_types

　　driver->driver.owner = owner;

　　driver->driver.bus = &i2c_bus_type;

　　/* for new style drivers, when registration returns the driver core

　　* will have called probe() for all matching-but-unbound devices.

　　*/

　　//注册内嵌的driver

　　res = driver_register(&driver->driver);

　　if (res)

　　return res;

　　mutex_lock(&core_lock);

　　pr_debug("i2c-core: driver [%s] registered\n", driver->driver.name);

　　/* legacy drivers scan i2c busses directly */

　　//遍历所有的adapter,对其都调用driver->attach_adapter

　　if (driver->attach_adapter) {

　　struct i2c_adapter *adapter;

　　down(&i2c_adapter_class.sem);

　　list_for_each_entry(adapter, &i2c_adapter_class.devices,

　　dev.node) {

　　driver->attach_adapter(adapter);

　　}

　　up(&i2c_adapter_class.sem);

　　}

　　mutex_unlock(&core_lock);

　　return 0;

　　}

注册i2c_board_info信息时将board_info信息添加到__i2c_board_list链表中，其中的busnum信息，会在adapter注册时和adapter的 nr 域进行比较；若匹配上，则注册成功。