Linux I2C虚拟设备简介 (linux i2c dummy)

随着互联网的迅猛发展以及物联网技术的不断融合，硬件开发在现代工业中变得越来越重要。在现代工业的软件开发领域，嵌入式系统和物联网（IoT）设备也越来越受欢迎。这些设备涉及到的一些通信协议是I2C（Inter-Integrated Circuit）总线协议。在此背景下，Linux操作系统自然而然地成为开发和管理I2C设备的首选系统。本文将介绍Linux I2C虚拟设备的基本概念以及如何使用它们。

I2C总线协议简介

I2C是一种串行总线协议，用于在芯片之间传输数据。它是由Philips公司（现在的NXP半导体公司）开发的，并在1982年首次推出。I2C总线协议主要用于连接低速外设，如温度传感器，电量计，A/D转换器等，这些设备通常只需要很少的带宽和数据传输速度。

I2C总线协议使用两条线进行通信，SCL（Serial CLock）和SDA（Serial DAta）。 SCL是时钟线，由主设备控制，用于同步数据传输，而SDA是数据线，用于传输实际数据。I2C总线协议最多支持127个从设备，每个设备都有一个唯一的地址。当主设备需要与从设备通信时，它会向从设备发送地址，并在SDA线上传输数据。一旦从设备回复确认信号，主设备就可以在SCL线上传输数据。

Linux驱动程序框架

Linux系统提供了一套框架供硬件开发人员开发驱动程序。这个框架使用内核模块的概念，可以让开发人员编写自己的设备驱动程序并将其编译并添加到内核中。在Linux中，I2C虚拟设备可以使用I2C驱动程序进行控制，I2C驱动程序是Linux操作系统中I2C设备的通用接口。

在Linux的I2C驱动程序中，每个I2C从设备都对应一个i2c_client结构体。这个结构体包含了I2C设备的地址和一些其他信息，如设备类型和名字。I2C设备的驱动程序需要定义一组对应的操作函数，这些函数包括Probe，Remove，和Transfer等，这些函数是I2C从设备和I2C驱动程序之间的接口。

I2C虚拟设备

虚拟设备是指没有实际硬件设备支持的设备，但在软件开发过程中非常有用。在Linux中，I2C虚拟设备可以是一个内核模块，也可以是一个应用程序。它们可以用来模拟具有不同地址和功能的I2C从设备，以便进行软件开发和测试。与实际的I2C设备相比，虚拟I2C设备更容易调试和测试。

创建I2C虚拟设备

在Linux操作系统中，有两种方法可以创建I2C虚拟设备。

方法一：使用i2c_new_device函数

i2c_new_device函数被用于创建一个I2C从设备，并将它添加到Linux的I2C总线中。我们需要指定I2C从设备的地址和名称。

struct i2c_client* i2c_new_device(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_board_info const *info);

方法二：使用I2C-tools工具套件

I2C-tools是一套Linux上的工具套件，它提供了一些命令行工具来管理I2C总线上的设备。利用i2c-tools中的i2cdetect命令可以扫描I2C总线并列出其中所有的设备。我们可以使用i2c-dev-tools中的i2c-stub命令来启动一个I2C虚拟设备。

sudo i2c-stub 0x20

上面的命令会在I2C地址0x20上启动一个虚拟设备。使用i2cdetect命令可以看到它们已被添加到I2C总线上。

测试I2C虚拟设备

I2C虚拟设备可以使用i2cget，i2cset和i2cdump等命令来测试。我们可以使用i2cget命令来读取I2C虚拟设备上的一个或多个寄存器的值。

sudo i2cget -y 1 0x20

上面的命令会从I2C地址0x20读取一个寄存器的值。如果寄存器的地址是0x01，则可以使用以下命令读取寄存器的值：

sudo i2cget -y 1 0x20 0x01

在Linux中使用I2C虚拟设备可以大大简化I2C设备的测试和调试，使我们能够更快地开发软件。I2C虚拟设备在Linux系统中非常强大，它们可以为我们带来很多便利，我们可以轻松地模拟多个I2C从设备并进行测试。