i2c總線具有結構簡單使用方便的特點。本文描述了linux下i2c驅動的結構，并在此基礎上給出了i2c設備驅動和應用的實現。

　　1 引言

　　i2c (inter－integrated circuit)總線是一種由philips公司開發的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。i2c總線最主要的優點是其簡單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此i2c總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數量，降低了互聯成本。i2c總線最初為音頻和視頻設備開發，現已應用于各種服務與管理場合，來實現配置或掌握組件的功能狀態，如電源、系統風扇、系統溫度等參數，增加了系統的安全性，方便了管理。

　　2 i2c總線概述

　　i2c總線是由數據線sda和時鐘scl構成的串行總線，可發送和接收數據，每個器件都有一個惟一的地址識別。i2c 規程運用主/從雙向通訊。器件發送數據到總線上，則定義為發送器，器件接收數據則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發送狀態。總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產生串行時鐘（scl）控制總線的傳輸方向，并產生起始和停止條件。sda線上的數據狀態僅在scl為低電平的期間才能改變，scl為高電平的期間，sda狀態的改變被用來表示起始和停止條件。

　　i2c總線在傳送數據過程中共有三種類型信號，它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號。

　　開始信號：scl為高電平時，sda由高電平向低電平跳變，開始傳送數據。

　　結束信號：scl為低電平時，sda由低電平向高電平跳變，結束傳送數據。

　　應答信號：接收數據的ic在接收到8bit數據后，向發送數據的ic發出特定的低電平脈沖，表示已收到數據。cpu向受控單元發出一個信號后，等待受控單元發出一個應答信號，cpu接收到應答信號后，根據實際情況作出是否繼續傳遞信號的判斷。若未收到應答信號，由判斷為受控單元出現故障。

linux中i2c總線的驅動分為兩個部分，總線驅動（bus）和設備驅動（device）。其中總線驅動的職責，是為系統中每個i2c總線增加相應的讀寫方法。但是總線驅動本身并不會進行任何的通訊，它只是存在那里，等待設備驅動調用其函數，參見圖。

　　設備驅動則是與掛在i2c總線上的具體的設備通訊的驅動。通過i2c總線驅動提供的函數，設備驅動可以忽略不同總線控制器的差異，不考慮其實現細節地與硬件設備通訊。

　　linux內核i2c總線驅動程序構架

　　在我們的linux驅動的i2c文件夾下有algos，busses，chips三個文件夾，另外還有i2c-core.c和i2c-dev.c兩個文件。其中i2c-core.c文件實現了i2c core框架，是linux內核用來維護和管理的i2c的核心部分，其中維護了兩個靜態的list，分別記錄系統中的i2c driver結構和i2c adapter結構。i2c core提供接口函數，允許一個i2c adatper，i2c driver和i2c client初始化時在i2c core中進行注冊，以及退出時進行注銷。同時還提供了i2c總線讀寫訪問的一般接口，主要應用在i2c設備驅動中。

　　busses文件夾下的i2c-mpc.c文件實現了powerpc下i2c總線適配器驅動，定義描述了具體的i2c總線適配器的i2c_adapter數據結構，實現比較底層的對i2c總線訪問的具體方法。i2c adapter 構造一個對i2c core層接口的數據結構，并通過接口函數向i2c core注冊一個控制器。i2c adapter主要實現對i2c總線訪問的算法，iic_xfer() 函數就是i2c adapter底層對i2c總線讀寫方法的實現。同時i2c adpter 中還實現了對i2c控制器中斷的處理函數。

　　i2c-dev.c文件中實現了i2c driver，提供了一個通用的i2c設備的驅動程序，實現了字符類型設備的訪問接口，實現了對用戶應用層的接口，提供用戶程序訪問i2c設備的接口，包括實現open，release，read，write以及最重要的ioctl等標準文件操作的接口函數。我們可以通過open函數打開 i2c的設備文件，通過ioctl函數設定要訪問從設備的地址，然后就可以通過 read和write函數完成對i2c設備的讀寫操作。

　　通過i2c driver提供的通用方法可以訪問任何一個i2c的設備，但是其中實現的read，write及ioctl等功能完全是基于一般設備的實現，所有的操作數據都是基于字節流，沒有明確的格式和意義。為了更方便和有效地使用i2c設備，我們可以為一個具體的i2c設備開發特定的i2c設備驅動程序，在驅動中完成對特定的數據格式的解釋以及實現一些專用的功能。

　　4 linux下i2c具體驅動開發

　　tmp75是ti公司推出的基于i2c總線的數字溫度傳感器，具有低的功耗，高數字分辨率，廣泛應用于電源溫度監控，計算機外設保護，筆記本和蜂窩電話中。針對該設備開發驅動程序，由于linux系統下已經實現了i2c core框架，i2c總線適配