然而，在許多應用場景中，硬件I2C接口的數量可能不足以滿足所有外設的連接需求
此時，利用Linux內核中的i2c-gpio模塊，通過兩條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環境下利用i2c-gpio模塊模擬I2C總線，并掛載設備
I2C總線基礎 I2C總線是一種用于連接微處理器和外部設備的串行通信協議
它采用兩根線（SDA和SCL）實現數據傳輸，其中SDA為數據線，SCL為時鐘線
I2C總線支持一主多從的通信模式，且每個設備都有獨立的地址，這使得多個設備可以在同一總線上進行通信
I2C總線具有標準模式和快速模式，標準模式傳輸速率為100kbit/s，快速模式為400kbit/s
在Linux系統中，I2C子系統提供了一個通用的方法來處理I2C設備的讀寫操作
I2C驅動程序負責管理I2C總線上的設備，并向用戶空間提供接口，使應用程序可以與I2C設備進行通信
i2c-gpio模塊介紹 i2c-gpio模塊是Linux內核中的一個模塊，它允許開發者通過GPIO線模擬I2C總線
這個模塊對I2C設備是透明的，即掛在這兩條GPIO線上的I2C設備可以直接使用Linux內核通用的I2C設備注冊、傳輸和注銷等方法
使用i2c-gpio模塊模擬I2C總線需要以下幾個步驟： 1.確認GPIO口可用性： 在注冊i2c-gpio模塊前，需要確保所要用到的兩個GPIO口沒有被系統其他地方所占用
這通常需要在系統平臺的啟動文件中（如arch/目錄下的setup.c或devices.c文件）進行確認
2.初始化i2c-gpio結構體： i2c-gpio模塊定義了一個結構體`i2c_gpio_platform_data`，用于配置I2C模擬所需的各種參數
這個結構體包括SDA和SCL的GPIO引腳ID、信號切換延遲（udelay）、時鐘拉伸超時（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; }; 在初始化這個結構體時，需要設置SDA和SCL的GPIO引腳ID，以及可能的udelay和timeout值
如果未設置udelay和timeout，i2c-gpio模塊會自動使用默認值
3.注冊i2c-gpio設備： 初始化`i2c_gpio_platform_data`結構體后，需要將其裝入`platform_device`結構體中，并調用`platform_device_register`函數注冊這個設備
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設備： 注冊i2c-gpio設備后，需要將I2C設備掛載到新的I2C總線上
這通常通過`i2c_register_board_info`函數實現
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設備的名稱，“i2c_device_addr”是I2C設備的地址，`your_i2c_bus_id`是新注冊的I2C總線的ID
5.編寫I2C設備驅動程序： 掛載I2C設備后，需要編寫相應的I2C設備驅動程序
這通常包括定義和注冊I2C設備（`i2c_client`）以及定義和注冊I2C設備驅動（`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); } 在驅動程序中，`i2c_add_driver`函數用于將驅動程序添加到I2C子系統中
這個函數會遍歷所有I2C總線，并找到與驅動程序匹配的I2C設備
直接用GPIO口模擬I2C時序與i2c-gpio模塊的區別 直接用GPIO口模擬I2C時序是一種更底層的方法，它不需要在系統啟動時注冊I2C總線，只需要在I2C設備驅動中單獨實現
這種方法靈活性高，但實現起來相對復雜，需要開發者對I2C時序有深入的理解
相比之下，i2c-gpio模塊提供了一種更簡潔、更標準化的方式來模擬I2C總線
它利用Linux內核中的I2C子系統，使得I2C設備的注冊、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，如信號切換延遲和時鐘拉伸超時等，這些配置選項可以根據實際需要進行調整
總結 在Linux環境下，利用i2c-gpio模塊通過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接口不足的問題，還可以提高系統的可擴展性和靈活性
通過本文的介紹，讀者可以了解到如何在Linux系統
