i2c总线具有结构简单使用方便的特点。本文描述了linux下i2c驱动的结构，并在此基础上给出了i2c设备驱动和应用的实现。

　　1 引言

　　i2c (inter－integrated circuit)总线是一种由philips公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。i2c总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此i2c总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。i2c总线最初为音频和视频设备开发，现已应用于各种服务与管理场合，来实现配置或掌握组件的功能状态，如电源、系统风扇、系统温度等参数，增加了系统的安全性，方便了管理。

　　2 i2c总线概述

　　i2c总线是由数据线sda和时钟scl构成的串行总线，可发送和接收数据，每个器件都有一个惟一的地址识别。i2c 规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。总线必须由主器件（通常为微控制器）控制，主器件产生串行时钟（scl）控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。sda线上的数据状态仅在scl为低电平的期间才能改变，scl为高电平的期间，sda状态的改变被用来表示起始和停止条件。

　　i2c总线在传送数据过程中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。

　　开始信号：scl为高电平时，sda由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

　　结束信号：scl为低电平时，sda由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

　　应答信号：接收数据的ic在接收到8bit数据后，向发送数据的ic发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。cpu向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，cpu接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。

linux中i2c总线的驱动分为两个部分，总线驱动（bus）和设备驱动（device）。其中总线驱动的职责，是为系统中每个i2c总线增加相应的读写方法。但是总线驱动本身并不会进行任何的通讯，它只是存在那里，等待设备驱动调用其函数，参见图。

　　设备驱动则是与挂在i2c总线上的具体的设备通讯的驱动。通过i2c总线驱动提供的函数，设备驱动可以忽略不同总线控制器的差异，不考虑其实现细节地与硬件设备通讯。

　　linux内核i2c总线驱动程序构架

　　在我们的linux驱动的i2c文件夹下有algos，busses，chips三个文件夹，另外还有i2c-core.c和i2c-dev.c两个文件。其中i2c-core.c文件实现了i2c core框架，是linux内核用来维护和管理的i2c的核心部分，其中维护了两个静态的list，分别记录系统中的i2c driver结构和i2c adapter结构。i2c core提供接口函数，允许一个i2c adatper，i2c driver和i2c client初始化时在i2c core中进行注册，以及退出时进行注销。同时还提供了i2c总线读写访问的一般接口，主要应用在i2c设备驱动中。

　　busses文件夹下的i2c-mpc.c文件实现了powerpc下i2c总线适配器驱动，定义描述了具体的i2c总线适配器的i2c_adapter数据结构，实现比较底层的对i2c总线访问的具体方法。i2c adapter 构造一个对i2c core层接口的数据结构，并通过接口函数向i2c core注册一个控制器。i2c adapter主要实现对i2c总线访问的算法，iic_xfer() 函数就是i2c adapter底层对i2c总线读写方法的实现。同时i2c adpter 中还实现了对i2c控制器中断的处理函数。

　　i2c-dev.c文件中实现了i2c driver，提供了一个通用的i2c设备的驱动程序，实现了字符类型设备的访问接口，实现了对用户应用层的接口，提供用户程序访问i2c设备的接口，包括实现open，release，read，write以及最重要的ioctl等标准文件操作的接口函数。我们可以通过open函数打开 i2c的设备文件，通过ioctl函数设定要访问从设备的地址，然后就可以通过 read和write函数完成对i2c设备的读写操作。

　　通过i2c driver提供的通用方法可以访问任何一个i2c的设备，但是其中实现的read，write及ioctl等功能完全是基于一般设备的实现，所有的操作数据都是基于字节流，没有明确的格式和意义。为了更方便和有效地使用i2c设备，我们可以为一个具体的i2c设备开发特定的i2c设备驱动程序，在驱动中完成对特定的数据格式的解释以及实现一些专用的功能。

　　4 linux下i2c具体驱动开发

　　tmp75是ti公司推出的基于i2c总线的数字温度传感器，具有低的功耗，高数字分辨率，广泛应用于电源温度监控，计算机外设保护，笔记本和蜂窝电话中。针对该设备开发驱动程序，由于linux系统下已经实现了i2c core框架，i2c总线适配