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然而，在許多應(yīng)用場(chǎng)景中，硬件I2C接口的數(shù)量可能不足以滿足所有外設(shè)的連接需求
此時(shí)，利用Linux內(nèi)核中的i2c-gpio模塊，通過(guò)兩條GPIO線模擬I2C總線，成為了一種有效的解決方案
本文將深入探討如何在Linux環(huán)境下利用i2c-gpio模塊模擬I2C總線，并掛載設(shè)備
I2C總線基礎(chǔ) I2C總線是一種用于連接微處理器和外部設(shè)備的串行通信協(xié)議
它采用兩根線（SDA和SCL）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，其中SDA為數(shù)據(jù)線，SCL為時(shí)鐘線
I2C總線支持一主多從的通信模式，且每個(gè)設(shè)備都有獨(dú)立的地址，這使得多個(gè)設(shè)備可以在同一總線上進(jìn)行通信
I2C總線具有標(biāo)準(zhǔn)模式和快速模式，標(biāo)準(zhǔn)模式傳輸速率為100kbit/s，快速模式為400kbit/s
在Linux系統(tǒng)中，I2C子系統(tǒng)提供了一個(gè)通用的方法來(lái)處理I2C設(shè)備的讀寫(xiě)操作
I2C驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)管理I2C總線上的設(shè)備，并向用戶空間提供接口，使應(yīng)用程序可以與I2C設(shè)備進(jìn)行通信
i2c-gpio模塊介紹 i2c-gpio模塊是Linux內(nèi)核中的一個(gè)模塊，它允許開(kāi)發(fā)者通過(guò)GPIO線模擬I2C總線
這個(gè)模塊對(duì)I2C設(shè)備是透明的，即掛在這兩條GPIO線上的I2C設(shè)備可以直接使用Linux內(nèi)核通用的I2C設(shè)備注冊(cè)、傳輸和注銷等方法
使用i2c-gpio模塊模擬I2C總線需要以下幾個(gè)步驟： 1.確認(rèn)GPIO口可用性： 在注冊(cè)i2c-gpio模塊前，需要確保所要用到的兩個(gè)GPIO口沒(méi)有被系統(tǒng)其他地方所占用
這通常需要在系統(tǒng)平臺(tái)的啟動(dòng)文件中（如arch/目錄下的setup.c或devices.c文件）進(jìn)行確認(rèn)
2.初始化i2c-gpio結(jié)構(gòu)體： i2c-gpio模塊定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)體`i2c_gpio_platform_data`，用于配置I2C模擬所需的各種參數(shù)
這個(gè)結(jié)構(gòu)體包括SDA和SCL的GPIO引腳ID、信號(hào)切換延遲（udelay）、時(shí)鐘拉伸超時(shí)（timeout）等
c struct i2c_gpio_platform_data { unsigned int sda_pin; unsigned int scl_pin; int udelay; int timeout; unsigned int sda_is_open_drain:1; unsigned int scl_is_open_drain:1; unsigned int scl_is_output_only:1; }; 在初始化這個(gè)結(jié)構(gòu)體時(shí)，需要設(shè)置SDA和SCL的GPIO引腳ID，以及可能的udelay和timeout值
如果未設(shè)置udelay和timeout，i2c-gpio模塊會(huì)自動(dòng)使用默認(rèn)值
3.注冊(cè)i2c-gpio設(shè)備： 初始化`i2c_gpio_platform_data`結(jié)構(gòu)體后，需要將其裝入`platform_device`結(jié)構(gòu)體中，并調(diào)用`platform_device_register`函數(shù)注冊(cè)這個(gè)設(shè)備
c static struct platform_device i2c_device ={ .name = i2c-gpio, .id = -1, .dev ={ .platform_data = &i2c_data, // i2c_gpio_platform_data }, }; platform_device_register(&i2c_device); 4.掛載I2C設(shè)備： 注冊(cè)i2c-gpio設(shè)備后，需要將I2C設(shè)備掛載到新的I2C總線上
這通常通過(guò)`i2c_register_board_info`函數(shù)實(shí)現(xiàn)
c static struct i2c_board_info i2c_device【】= { { I2C_BOARD_INFO(device_name, i2c_device_addr),}, }; i2c_register_board_info(your_i2c_bus_id, i2c_device, ARRAY_SIZE(i2c_device)); 在這里，“device_name”是I2C設(shè)備的名稱，“i2c_device_addr”是I2C設(shè)備的地址，`your_i2c_bus_id`是新注冊(cè)的I2C總線的ID
5.編寫(xiě)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序： 掛載I2C設(shè)備后，需要編寫(xiě)相應(yīng)的I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
這通常包括定義和注冊(cè)I2C設(shè)備（`i2c_client`）以及定義和注冊(cè)I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)（`i2c_driver`）
c static const struct i2c_device_id lis35de_id【】= { { lis35de, 0}, {} }; static struct i2c_driverst_lis35de_driver= { .probe =st_lis35de_probe, .remove =st_lis35de_remove, .suspend =st_lis35de_suspend, .resume =st_lis35de_resume, .id_table = lis35de_id, .driver ={ .name = lis35de, }, }; staticint __init st_lis35de_init(void){ printk(KERN_INFO st_lis35de_initn); return i2c_add_driver(&st_lis35de_driver); } 在驅(qū)動(dòng)程序中，`i2c_add_driver`函數(shù)用于將驅(qū)動(dòng)程序添加到I2C子系統(tǒng)中
這個(gè)函數(shù)會(huì)遍歷所有I2C總線，并找到與驅(qū)動(dòng)程序匹配的I2C設(shè)備
直接用GPIO口模擬I2C時(shí)序與i2c-gpio模塊的區(qū)別 直接用GPIO口模擬I2C時(shí)序是一種更底層的方法，它不需要在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)注冊(cè)I2C總線，只需要在I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng)中單獨(dú)實(shí)現(xiàn)
這種方法靈活性高，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)復(fù)雜，需要開(kāi)發(fā)者對(duì)I2C時(shí)序有深入的理解
相比之下，i2c-gpio模塊提供了一種更簡(jiǎn)潔、更標(biāo)準(zhǔn)化的方式來(lái)模擬I2C總線
它利用Linux內(nèi)核中的I2C子系統(tǒng)，使得I2C設(shè)備的注冊(cè)、傳輸和注銷等操作更加便捷
此外，i2c-gpio模塊還支持多種配置選項(xiàng)，如信號(hào)切換延遲和時(shí)鐘拉伸超時(shí)等，這些配置選項(xiàng)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整
總結(jié) 在Linux環(huán)境下，利用i2c-gpio模塊通過(guò)GPIO線模擬I2C總線是一種靈活且有效的解決方案
它不僅可以解決硬件I2C接口不足的問(wèn)題，還可以提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和靈活性
通過(guò)本文的介紹，讀者可以了解到如何在Linux系統(tǒng)
