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前言：
在许多情况下，我们并没有足够的I2C总线，本文主在介绍如何利用Linux内核中的i2c-gpio模块，利用2条GPIO线模拟i2c总线，并挂载设备。
思路：
先通过对i2c-gpio所定义的结构体初始化(包括初始化i2c的2条线，频率，timeout等)并将i2c-gpio模块编译进内核，实现用GPIO_X,GPIO_Y 2条GPIO线注册新的i2c总线。此时这个模块对i2c设备是透明的，及挂在这2条GPIO线的i2c设备可以直接使用Linux内核通用的i2c设备注册，传输和注销等方法。
步骤：
首先确认在注册i2c-gpio模块前，所要用到的2条GPIO口是没有被系统其它地方所调用的。
在每个系统平台启动时，都会打开一系列的设备，他们通常实现在arch/目录下相应的平台子目录中的例如setup.c，devices.c文件中，在这里我们进行i2c总线的注册以及设备的挂载。i2c-gpio定义的结构在include/linux/i2c-gpio.h中：
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/**
* struct i2c_gpio_platform_data - Platform-dependent data for i2c-gpio
* @sda_pin: GPIO pin ID to use for SDA
* @scl_pin: GPIO pin ID to use for SCL
* @udelay: signal toggle delay. SCL frequency is (500 / udelay) kHz
* @timeout: clock stretching timeout in jiffies. If the slave keeps
* SCL low for longer than this, the transfer will time out.
* @sda_is_open_drain: SDA is configured as open drain, i.e. the pin
* isn't actively driven high when setting the output value high.
* gpio_get_value() must return the actual pin state even if the
* pin is configured as an output.
* @scl_is_open_drain: SCL is set up as open drain. Same requirements
* as for sda_is_open_drain apply.
* @scl_is_output_only: SCL output drivers cannot be turned off.
*/
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;
};
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其中sda_pin和scl_pin分别是i2c总线的数据线和时钟线，在i2c-gpio中会通过gpio_request函数对这2个口进行申请，udelay和timeout如果不设初值，i2c-gpio中会自动将其设为默认值。
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if (pdata->udelay)
bit_data->udelay = pdata->udelay;
else if (pdata->scl_is_output_only)
bit_data->udelay = 50; /* 10 kHz */
else
bit_data->udelay = 5; /* 100 kHz */
if (pdata->timeout)
bit_data->timeout = pdata->timeout;
else
bit_data->timeout = HZ / 10; /* 100 ms */
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初始化这个结构体后再将其装入platform_device结构体，方便注册：
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static struct platform_device i2c_device = {
.name = "device-name",
.id = your-id,
.dev = {
.platform_data = &i2c_data, // i2c_gpio_platform_data
},
};
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注册i2c-gpio设备
将i2c设备挂入我们注册的总线：
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platform_device_register(&i2c_device);
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static struct i2c_board_info i2c_device[] = {
{
I2C_BOARD_INFO("name", i2c_device_addr),
}
};
i2c_register_board_info(your-id, i2c_device, ARRAY_SIZE(i2c_device));
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此时我们就可以在i2c设备的驱动程序中通过遍历所在i2c总线，得到其所在的地址i2c_device_addr。
在i2c驱动中，需要注册一个i2c_driver的结构体，例如：
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static const struct i2c_device_id lis35de_id[] = {
{ "lis35de", 0 },
{ }
};
static struct i2c_driver st_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",
},
};
static int __init st_lis35de_init(void)
{
printk(KERN_INFO "st_lis35de_init\n");
return i2c_add_driver(&st_lis35de_driver);
}
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在init时用i2c_add_driver(&st_lis35de_driver)，此时将会对所在i2c总线进行遍历并得到该设备的适配器等信息，主要目的即是使驱动得到自己的i2c_client，在这个i2c_client中，已经有了该i2c设备的地址等信息，我们在驱动中定义一个新的i2c_client全局变量，把得到的这个i2c_client传给这个全局变量，从而可以继续后面的i2c操作。
此时我们就可以使用通用的i2c读写操作了。
总结：
直接用GPIO口模拟I2C时序和利用内核模块i2c-gpio虚拟i2c总线的区别：
1． 用GPIO口模拟I2C时序不需要在系统启动时注册I2C总线，只需要在I2C设备驱动中单独实现。用i2c-gpio模块虚拟i2c总线需要在系统启动时注册新的I2C总线，并将i2c设备挂载到新的i2c总线，涉及的范围较广。
2． 用GPIO口模拟I2C时序，代码操作较繁琐，且不方便挂载多个i2c设备。用i2c-gpio模块可以完全模拟i2c总线，可以挂载多个设备。
3． 在i2c读写操作时，用GPIO口模拟I2C时序需要每次根据读/写操作发送器件地址<<1+1/0，然后再发送寄存器地址。用i2c-gpio模块相当于直接在i2c总线上操作，在系统启动挂载i2c设备时已经告诉了i2c总线它的地址，在该设备自己的驱动中，只需要通过i2c_add_driver操作即可以得到其地址等诸多信息，读写操作只需要发送寄存器地址即可。
附：i2c一般的读写操作
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#include <linux/i2c.h>
/*
读操作：
*/
static int i2c_RxData(char *rxData, int length)
{
struct i2c_msg msgs[] = {
/* 把1个字节的i2c设备寄存器地址告诉总线 */
{
.addr = client->addr,
.flags = 0, //写操作
.len = 1,
.buf = rxData,
},
/* 从总线读取length个字节的数据，存入rxData */
{
.addr =client ->addr,
.flags = I2C_M_RD, //I2C_M_RD在i2c.h中被定义为1，读操作
.len = length,
.buf = rxData,
},
};
if (i2c_transfer(client->adapter, msgs, 2) < 0) { /* 传输并判断是否传输错误 */
printk(KERN_ERR "I2C_RxData: transfer error\n");
return -EIO;
} else
return 0;
}
/*
写操作
*/
static int i2c_TxData(char *txData, int length)
{
struct i2c_msg msg[] = {
/* 第1个字节是器件寄存器地址，后面的字节是写入的数据 */
{
.addr = client->addr,
.flags = 0,
.len = length,
.buf = txData,
},
};
if (i2c_transfer(client->adapter, msg, 1) < 0) {
printk(KERN_ERR "I2C_TxData: transfer error\n");
return -EIO;
} else
return 0;
}
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