深入探究Linux中神奇的I2C子系统 (linux i2c子系统)

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，用于连接各种数字的传感器和器件，它是许多Linux设备驱动程序所使用的标准之一。在嵌入式系统中，I2C通常被用作连接传感器和其他外围设备的一种方式。在本文中，我们将深入探究Linux中的I2C子系统，介绍它的原理，并且为用户提供一些实用的高级功能和技巧。

1. I2C简介

I2C是由Philips公司（现在NXP）发明的一种串行通信协议，它使得微控制器等数字设备能够以一根线传送数据和控制信息，从而方便地与传感器、存储器等其他数字设备进行通信。I2C总线由两条信号线组成：一个是时钟线（SCL），另一个是数据线（SDA）。在I2C上，数据通过SDA线传输，而时钟信号由SCL线提供。因此，I2C通信是双向、半双向或单向的通信方式。

2. I2C与硬件的关系

I2C在硬件上的工作方式主要由以下几个方面组成：

2.1 主从架构

在I2C总线上，每个传感器或设备都有一个独立的地址，从而能够让主控制器选择其中的每一个特定的从设备。根据控制总线的设备，I2C可以被分为主机和从机两种角色。总线的主机负责发送控制命令和数据，而从机则负责接收主机的控制命令和数据。

2.2 起始和停止位

I2C通信开始需要发送一个启动信号，通常为一对下降沿，其后紧跟着地址信息。在完成通信后使用一个停止位来表示通信结束。

2.3 速度和串行性

I2C总线一般以100 kHz和400 kHz两种速度工作，可以快速和便捷地完成大量数据的传输。不同硬件的I2C速度可能存在区别，用户可以使用Linux下的I2C调整驱动程序中的时钟速度来设置合适的速度。

3. I2C子系统

Linux操作系统包括了完整的I2C子系统，它能够帮助用户快速实现I2C总线的连接和驱动开发。I2C子系统含有两个最基本的部分：I2C核心和I2C算法，其中I2C核心是I2C子系统的序列化接口，同时提供了传输协议的访问，I2C算法是用来处理收发逻辑的核心部分。

3.1 I2C核心

在I2C子系统的核心中，设备驱动程序有两个访问I2C核心的方式：

– 访问硬件:用户可以访问I2C子系统的内核API接口，以调整时钟速度、复位I2C总线等方面来访问硬件部分；

– 访问I2C设备:将用户空间中的“从机”与I2C总线相连起来，通过访问内核I2C API之后，通过定义的方法与之进行自由通信。

3.2 I2C算法

I2C算法是I2C子系统的核心部分之一，它用来定义I2C总线的数据传输方式，发起和接收信号。在I2C算法中实现的重要处理程序包括：

– I2C传输的序列控制；

– 启动/停止序列的控制；

– SCL线的控制，包括读取、计算和缓存；

– 延迟和重试总线信号。

4. I2C在Linux中的应用

Linux下I2C驱动程序主要提供了以下几个方面的应用：

4.1 I2C工具

i2cdetect是一个可以扫描I2C总线、查找可用子设备地址的命令行工具。它可以提供一些有用的信息来帮助开发人员扫描I2C设备，以选择哪种设备可以适合于应用程序。

4.2 I2C驱动程序

Linux操作系统需要访问各个I2C设备的驱动程序，以便在应用软件中使用I2C通信。因此Linux操作系统会自动添加识别I2C设备的驱动程序，并将它们注册到I2C子系统中。

4.3 I2C通信

Linux下被广泛应用的I2C通信应用程序之一是lm-sensors，它可以帮助用户读取CPU和风扇的温度等信息。此外，许多手持设备、特别是嵌入式设备，还使用I2C协议传输数据。

5.

I2C子系统是Linux系统中非常有价值和关键的组件，它提供了与各种传感器和其他外设连接的方法，为用户提供了访问I2C硬件中的全部功能。同时，Linux的模块化结构也帮助快速测试I2C功能以及扩展相关功能。在进行Linux在嵌入式设备上开发过程中，深入认识I2C子系统的原理及其应用方式,可以更好地掌握I2C总线的设计和开发技术。