I2C 设备驱动（Client Driver）是运行在 Linux 内核中，用于控制挂接在 I2C 总线上的具体外设（如传感器、EEPROM、触摸屏）的程序。它通过 I2C 核心层提供的 API 与设备通信，并向应用层提供标准接口。

1. 驱动模型

I2C 设备驱动基于 Linux 设备驱动模型（Device Driver Model）。

• Bus: i2c_bus_type
• Device: struct i2c_client (代表从设备)
• Driver: struct i2c_driver (代表驱动程序)

当 i2c_client（通常由设备树解析生成）与 i2c_driver（由 id_table 或 compatible 匹配）匹配成功时，probe 函数被调用。

2. 关键结构体

2.1 struct i2c_driver

这是驱动开发者必须定义的结构体。

static struct i2c_driver my_i2c_driver = {
    .driver = {
        .name   = "my-sensor",
        .of_match_table = my_of_match, // 设备树匹配表
    },
    .probe      = my_probe,      // 匹配成功调用
    .remove     = my_remove,     // 卸载时调用
    .id_table   = my_id_table,   // 传统 ID 匹配表
};

2.2 struct i2c_client

这是 probe 函数的入参，代表一个真实的 I2C 设备。

struct i2c_client {
    unsigned short flags;      // 标志 (I2C_CLIENT_TEN, I2C_CLIENT_PEC)
    unsigned short addr;       // 7位设备地址
    char name[I2C_NAME_SIZE];
    struct i2c_adapter *adapter; // 挂接的总线适配器
    struct device dev;         // 继承的 device 结构
    int irq;                   // 中断号
    // ...
};

3. 驱动编写步骤

3.1 定义匹配表

static const struct of_device_id my_of_match[] = {
    { .compatible = "vendor,my-sensor", },
    { }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_of_match);

3.2 实现 Probe 函数

probe 是驱动的入口，主要工作是初始化设备和注册接口。

static int my_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
    // 1. 检查适配器能力 (可选但推荐)
    if (!i2c_check_functionality(client->adapter, I2C_FUNC_I2C))
        return -ENODEV;

    // 2. 初始化设备 (复位、配置寄存器)
    // 使用 i2c_master_send / i2c_master_recv 或 i2c_smbus_...

    // 3. 注册用户接口
    // 例如：注册字符设备、Input 设备、IIO 设备、Misc 设备等
    // 这里以注册 misc 设备为例

    dev_info(&client->dev, "My Sensor Probed at 0x%02x\n", client->addr);
    return 0;
}

3.3 实现 Remove 函数

static int my_remove(struct i2c_client *client)
{
    // 注销接口，清理资源
    return 0;
}

3.4 注册驱动

module_i2c_driver(my_i2c_driver); // 宏，等价于 module_init 和 module_exit

4. 数据传输 API

在驱动中，不要直接操作寄存器，而是使用 I2C Core 提供的 API。

4.1 标准 I2C 传输

• i2c_master_send(client, buf, count): 发送数据。
• i2c_master_recv(client, buf, count): 接收数据。
• i2c_transfer(adapter, msgs, num): 执行复杂的组合传输（最底层）。

4.2 SMBus 接口 (推荐)

SMBus (System Management Bus) 是 I2C 的子集，定义了标准的命令格式。如果设备兼容 SMBus，优先使用这些 API，因为它们在某些仅支持 SMBus 的控制器上也能工作，且语义更清晰。

• i2c_smbus_read_byte_data(client, command): 读指定寄存器（8位）。
• i2c_smbus_write_byte_data(client, command, value): 写指定寄存器（8位）。
• i2c_smbus_read_i2c_block_data(...): 读块数据。
• // ... 更多详见 <linux/i2c.h>

5. 示例：读取 Chip ID

u8 reg = 0x00; // 假设 ID 寄存器地址为 0x00
u8 val;
struct i2c_msg msgs[2];

// 方法 1: 使用 i2c_transfer
msgs[0].addr = client->addr;
msgs[0].flags = 0; // Write
msgs[0].len = 1;
msgs[0].buf = ®

msgs[1].addr = client->addr;
msgs[1].flags = I2C_M_RD; // Read
msgs[1].len = 1;
msgs[1].buf = &val;

if (i2c_transfer(client->adapter, msgs, 2) != 2)
    dev_err(&client->dev, "Read failed\n");
else
    dev_info(&client->dev, "Chip ID: 0x%02x\n", val);

// 方法 2: 使用 SMBus (更简洁)
s32 ret = i2c_smbus_read_byte_data(client, 0x00);
if (ret < 0)
    dev_err(&client->dev, "Read failed\n");
else
    dev_info(&client->dev, "Chip ID: 0x%02x\n", ret);

6. 设备树节点

在 dts 中引用该驱动：

&i2c1 {
    status = "okay";

    my_sensor@50 {
        compatible = "vendor,my-sensor";
        reg = <0x50>;
    };
};