答案：编写Linux I2C设备驱动需理解I2C子系统架构，定义i2c_driver结构体并实现probe/remove函数，通过设备树compatible匹配硬件，注册驱动后利用i2c_smbus或i2c_transfer进行读写操作，结合i2cdetect等工具调试。
在Linux系统中编写I2C设备驱动，核心是基于内核提供的I2C子系统框架完成设备与驱动的匹配和通信。整个流程并不复杂，但需要理解I2C总线机制、设备树配置以及内核模块的基本结构。
1. 理解Linux I2C子系统架构
Linux将I2C驱动分为两部分：I2C控制器（适配器）驱动和I2C设备驱动。控制器驱动由SOC厂商提供，管理物理总线；设备驱动由外设厂商或开发者实现，负责与具体传感器或芯片通信。
I2C设备驱动通常不需要直接操作硬件寄存器，而是通过内核提供的i2c_transfer()、i2c_smbus_read/write_byte_data()等接口与设备通信。
关键数据结构包括：
- i2c_client：代表一个I2C从设备，包含设备地址、所属适配器等信息
- i2c_driver：驱动主体，定义probe、remove、支持的设备列表等
- i2c_adapter：代表一个I2C总线控制器
2. 定义I2C设备驱动结构体
编写驱动首先要定义struct i2c_driver，这是驱动的核心注册结构。
示例代码片段：
static const struct i2c_device_id my_i2c_device_id[] = {
{ "my_sensor", 0 },
{ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, my_i2c_device_id);
static const struct of_device_id my_of_match[] = {
{ .compatible = "manufacturer,my-sensor" },
{ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_of_match);
static int my_probe(struct i2c_client *client,
const struct i2c_device_id *id)
{
// 设备探测成功后初始化硬件、注册字符设备等
dev_info(&client->dev, "Device probed successfully\n");
return 0;
}
static int my_remove(struct i2c_client *client)
{
// 清理资源
return 0;
}
static struct i2c_driver my_i2c_driver = {
.driver = {
.name = "my_sensor",
.of_match_table = my_of_match,
},
.probe = my_probe,
.remove = my_remove,
.id_table = my_i2c_device_id,
};
3. 配置设备树并注册驱动
现代Linux系统使用设备树描述硬件。需在设备树中声明I2C设备节点。
例如在dts文件中添加：
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&i2c1 {
status = "okay";
my_sensor@48 {
compatible = "manufacturer,my-sensor";
reg = <0x48>;
};
};
驱动加载时，内核会根据compatible字段匹配驱动。匹配成功后调用probe函数。
模块初始化和退出函数：
static int __init my_driver_init(void)
{
return i2c_add_driver(&my_i2c_driver);
}
module_init(my_driver_init);
static void __exit my_driver_exit(void)
{
i2c_del_driver(&my_i2c_driver);
}
module_exit(my_driver_exit);
4. 实现读写操作与调试方法
在probe之后，可通过i2c_client指针进行数据收发。
常用方法：
- 读取单字节：i2c_smbus_read_byte_data(client, reg)
- 写入单字节：i2c_smbus_write_byte_data(client, reg, val)
- 批量读写：i2c_transfer()配合i2c_msg结构
调试建议：
- 使用i2cdetect -l查看已注册的I2C总线
- 使用i2cdetect -y -a
扫描设备地址 - 通过dev_info()或printk()输出调试信息
基本上就这些。只要设备树正确、驱动结构完整、probe函数逻辑清晰，大多数I2C传感器都能顺利接入。关键是理解匹配机制和通信方式，不复杂但容易忽略细节。
