Linux下I2C总线的模拟：i2c-gpio模块的深度解析 在嵌入式系统开发中，I2C（Inter-Integrated Circuit）总线因其简单性和高效性而被广泛采用

    然而，在许多应用场景中，硬件I2C接口的数量可能不足以满足所有外设的连接需求

    此时，利用Linux内核中的i2c-gpio模块，通过两条GPIO线模拟I2C总线，成为了一种有效的解决方案

    本文将深入探讨如何在Linux环境下利用i2c-gpio模块模拟I2C总线，并挂载设备

     I2C总线基础 I2C总线是一种用于连接微处理器和外部设备的串行通信协议

    它采用两根线（SDA和SCL）实现数据传输，其中SDA为数据线，SCL为时钟线

    I2C总线支持一主多从的通信模式，且每个设备都有独立的地址，这使得多个设备可以在同一总线上进行通信

    I2C总线具有标准模式和快速模式，标准模式传输速率为100kbit/s，快速模式为400kbit/s

     在Linux系统中，I2C子系统提供了一个通用的方法来处理I2C设备的读写操作

    I2C驱动程序负责管理I2C总线上的设备，并向用户空间提供接口，使应用程序可以与I2C设备进行通信

     i2c-gpio模块介绍 i2c-gpio模块是Linux内核中的一个模块，它允许开发者通过GPIO线模拟I2C总线

    这个模块对I2C设备是透明的，即挂在这两条GPIO线上的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

     使用i2c-gpio模块模拟I2C总线需要以下几个步骤： 1.确认GPIO口可用性： 在注册i2c-gpio模块前，需要确保所要用到的两个GPIO口没有被系统其他地方所占用

    这通常需要在系统平台的启动文件中（如arch/目录下的setup.c或devices.c文件）进行确认

     2.初始化i2c-gpio结构体： i2c-gpio模块定义了一个结构体`i2c_gpio_platform_data`，用于配置I2C模拟所需的各种参数

    这个结构体包括SDA和SCL的GPIO引脚ID、信号切换延迟（udelay）、时钟拉伸超时（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; }; 在初始化这个结构体时，需要设置SDA和SCL的GPIO引脚ID，以及可能的udelay和timeout值

    如果未设置udelay和timeout，i2c-gpio模块会自动使用默认值

     3.注册i2c-gpio设备： 初始化`i2c_gpio_platform_data`结构体后，需要将其装入`platform_device`结构体中，并调用`platform_device_register`函数注册这个设备

     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.挂载I2C设备： 注册i2c-gpio设备后，需要将I2C设备挂载到新的I2C总线上

    这通常通过`i2c_register_board_info`函数实现

     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)); 在这里，“device_name”是I2C设备的名称，“i2c_device_addr”是I2C设备的地址，`your_i2c_bus_id`是新注册的I2C总线的ID

     5.编写I2C设备驱动程序： 挂载I2C设备后，需要编写相应的I2C设备驱动程序

    这通常包括定义和注册I2C设备（`i2c_client`）以及定义和注册I2C设备驱动（`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); } 在驱动程序中，`i2c_add_driver`函数用于将驱动程序添加到I2C子系统中

    这个函数会遍历所有I2C总线，并找到与驱动程序匹配的I2C设备

     直接用GPIO口模拟I2C时序与i2c-gpio模块的区别 直接用GPIO口模拟I2C时序是一种更底层的方法，它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

    这种方法灵活性高，但实现起来相对复杂，需要开发者对I2C时序有深入的理解

     相比之下，i2c-gpio模块提供了一种更简洁、更标准化的方式来模拟I2C总线

    它利用Linux内核中的I2C子系统，使得I2C设备的注册、传输和注销等操作更加便捷

    此外，i2c-gpio模块还支持多种配置选项，如信号切换延迟和时钟拉伸超时等，这些配置选项可以根据实际需要进行调整

     总结 在Linux环境下，利用i2c-gpio模块通过GPIO线模拟I2C总线是一种灵活且有效的解决方案

    它不仅可以解决硬件I2C接口不足的问题，还可以提高系统的可扩展性和灵活性

    通过本文的介绍，读者可以了解到如何在Linux系统