I2C 架構概述
Linux 的 I2C 體系結構分為3個組成部分：
I2C 核心：I2C 核心提供了 I2C 總線驅動和裝置驅動的注冊、登出方法，I2C 通信方法（“algorithm”）上層的，與具體擴充卡無關的代碼以及探測裝置，檢測裝置位址的上層代碼等。
I2C 總線驅動：I2C 總線驅動是對 I2C 硬體體系結構中擴充卡端的實作，擴充卡可由 CPU 控制，甚至可以直接內建在CPU内部。
I2C 裝置驅動：I2C 裝置驅動（也稱為客戶驅動）是對 I2C 硬體體系結構中裝置端的實作，裝置一般挂接在受 CPU 控制的 I2C 擴充卡上，通過 I2C 擴充卡與 CPU 交換資料。
Linux 驅動中 I2C 驅動架構
上圖完整的描述了 Linux I2C 驅動架構，雖然 I2C 硬體體系結構比較簡單，但是 I2C 體系結構在 Linux 中的實作卻相當複雜。
那麼我們如何編寫特定 I2C 接口器件的驅動程式？就是說上述架構中的哪些部分需要我們完成，而哪些是Linux核心已經完善的或者是晶片提供商已經提供的？
架構層次分類
第一層：提供 I2C adapter 的硬體驅動，探測、初始化 I2C adapter（如申請 I2C 的 IO 位址和中斷号），驅動 SOC 控制的 I2C adapter 在硬體上産生信号（start、stop、ack）以及處理 I2C 中斷。覆寫圖中的硬體實作層。
第二層：提供 I2C adapter 和 algorithm，用具體擴充卡的 xxx_xferf() 函數來填充 i2c_algorithm 的master_xfer 函數指針，并把指派後的 i2c_algorithm 再指派給 i2c_adapter 的 algo 指針。覆寫圖中的通路抽象層、i2c 核心層。
第三層：實作 I2C 裝置驅動中的 i2c_driver 接口，用具體的 i2c device 裝置的attach_adapter()、detach_adapter() 方法指派給 i2c_driver 的成員函數指針。實作裝置 device 與總線（或者叫 adapter）的挂接。覆寫圖中的 driver 驅動層。
第四層：實作 I2C 裝置所對應的具體 device 的驅動，i2c_driver 隻是實作裝置與總線的挂接，而挂接在總線上的裝置則是千差萬别的，是以要實作具體裝置 device 的 write()、read()、ioctl()等方法，指派給 file_operations，然後注冊字元裝置（多數是字元裝置）。覆寫圖中的 driver 驅動層。
第一層和第二層又叫 I2C 總線驅動（bus），第三層和第四層屬于 I2C 裝置驅動（device driver）。
在 Linux 驅動架構中，幾乎不需要驅動開發人員再添加 bus，因為 Linux 核心幾乎內建了所有總線 bus，如 usb、pci、i2c等等。并且在總線bus中的（與特定硬體相關的代碼）已由晶片提供商編寫完成，例如三星的s3c2440平台 i2c 總線 bus 為 /drivers/i2c/buses/i2c-s3c2410.c。
第三第四層與特定 device 相幹的就需要驅動工程師來實作了。
Linux 下 I2C 系統檔案構架
在 Linux 核心源代碼中的 driver 目錄下包含一個 I2C 目錄。
i2c-core.c 這個檔案實作了 I2C 核心的功能以及 /proc/bus/i2c* 接口。
i2c-dev.c 實作了 I2C 擴充卡裝置檔案的功能，每一個 I2C 擴充卡都被配置設定一個裝置。通過擴充卡通路裝置時的主裝置号都為89，次裝置号為 0-255. i2c-dev.c 并沒有針對特定的裝置而設計，隻是提供了通用的 read()、write() 和 ioctl() 等接口，應用層可以借用這些接口通路挂接在擴充卡上的 I2C 裝置的存儲空間或寄存器，并控制 I2C 裝置的工作方式。
busses 檔案夾包含了一些 I2C 總線的驅動，如針對 S3C2410、S3C2440、S3C6410 等處理器的 I2C 控制器驅動為 i2c-s3c2410.c。
algos 檔案夾實作了一些 I2C 總線擴充卡的 algorithm。
重要的結構體
i2c_driver
struct i2c_driver {
unsigned int class;
int (*attach_adapter)(struct i2c_adapter *);//依附i2c_adapter函數指針
int (*detach_adapter)(struct i2c_adapter *);//脫離i2c_adapter函數指針
int (*probe)(struct i2c_client *, const struct i2c_device_id *);
int (*remove)(struct i2c_client *);
void (*shutdown)(struct i2c_client *);
int (*suspend)(struct i2c_client *, pm_message_t mesg);
int (*resume)(struct i2c_client *);
void (*alert)(struct i2c_client *, unsigned int data);
int (*command)(struct i2c_client *client, unsigned int cmd, void*arg);//指令清單
struct device_driver driver;
const struct i2c_device_id *id_table;//該驅動所支援的裝置ID表
int (*detect)(struct i2c_client *, struct i2c_board_info *);
const unsigned short *address_list;
struct list_head clients;
};
i2c_client
struct i2c_client {
unsigned short flags；//标志
unsigned short addr; //低7位為晶片位址
char name[I2C_NAME_SIZE];//裝置名稱
struct i2c_adapter *adapter;//依附的i2c_adapter
struct i2c_driver *driver;//依附的i2c_driver
struct device dev;//裝置結構體
int irq;//裝置所使用的結構體
struct list_head detected;//連結清單頭
};
i2c_adapter
struct i2c_adapter {
struct module *owner;//所屬子產品
unsigned int id;//algorithm的類型，定義于i2c-id.h,
unsigned int class;
const struct i2c_algorithm *algo; //總線通信方法結構體指針
void *algo_data;//algorithm資料
struct rt_mutex bus_lock;//控制并發通路的自旋鎖
int timeout;
int retries;//重試次數
struct device dev; //擴充卡裝置
int nr;
char name[48];//擴充卡名稱
struct completion dev_released;//用于同步
struct list_head userspace_clients;//client連結清單頭
};
i2c_algorithm
struct i2c_algorithm {
int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num);//I2C傳輸函數指針
int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr,unsigned short flags, char read_write,u8 command, int size, union
i2c_smbus_data *data);//smbus傳輸函數指針
u32 (*functionality) (struct i2c_adapter *);//傳回擴充卡支援的功能
};
各結構體的作用與它們之間的關系
i2c_adapter 與 i2c_algorithm
i2c_adapter 對應于實體上的一個擴充卡，而 i2c_algorithm 對應一套通信方法，一個 i2c 擴充卡需要 i2c_algorithm 中提供的（i2c_algorithm 中的又是更下層與硬體相關的代碼提供）通信函數來控制擴充卡上産生特定的通路周期。缺少 i2c_algorithm 的 i2c_adapter 什麼也做不了，是以 i2c_adapter 中包含其使用 i2c_algorithm 的指針。
i2c_algorithm 中的關鍵函數 master_xfer() 用于産生 i2c 通路周期需要的 start stop ack 信号，以 i2c_msg（即 i2c 消息）為機關發送和接收通信資料。
i2c_msg 也是非常關鍵，調用驅動中的發送接收函數需要填充該結構體。
struct i2c_msg {
__u16 addr; /* slave address */
__u16 flags;
__u16 len; /* msg length */
__u8 *buf; /* pointer to msg data */
};
i2c_driver 和 i2c_client
i2c_driver 對應一套驅動方法，其主要函數是 attach_adapter() he detach_client()。
i2c_client 對應正式的 i2c 實體裝置 device，每個 i2c 裝置都需要一個 i2c_client 來描述。
i2c_driver 與 i2c_client 的關系是一對多。一個i2c_driver 上可以支援多個同等類型的 i2c_client。
i2c_adapter 和 i2c_client
i2c_adapter 和 i2c_client 的關系與 i2c 硬體體系中擴充卡和裝置的關系一緻，即 i2c_client 依附于 i2c_adapter,由于一個擴充卡上可以連接配接多個 i2c 裝置，是以 i2c_adapter 中包含依附于它的 i2c_client 的連結清單。
從 i2c 驅動架構圖中可以看出，Linux 核心對 i2c 架構抽象了一個叫 核心層core 的中間件，它分離了裝置驅動 device driver 和硬體控制的實作細節（如操作 i2c 的寄存器），core 層不但為上面的裝置驅動提供封裝後的核心注冊函數，而且為下面的硬體時間提供注冊接口（也就是 i2c 總線注冊接口），可以說 core 層起到了承上啟下的作用。
代碼調用層次圖
上圖的展示告訴我們：Linux 核心和晶片提供商為我們的驅動程式提供了 I2C 驅動的架構，以及架構底層與硬體相關的代碼的實作。
剩下的就是針對挂載在 I2C 兩線上的 I2C 裝置 device，而編寫的即具體裝置驅動了，這裡的裝置就是硬體接口外挂載的裝置，而非硬體接口本身（SOC 硬體接口本身的驅動可以了解為總線驅動）。
編寫驅動需要完成的工作
編寫具體的 I2C 驅動時，工程師需要處理的主要工作如下：
- 提供 I2C 擴充卡的硬體驅動，探測，初始化 I2C 擴充卡（如申請 I2C 的 I/O 位址和中斷号），驅動CPU控制的 I2C 擴充卡從硬體上産生。
- 提供 I2C 控制的 algorithm，用具體擴充卡的 xxx_xfer()函數填充 i2c_algorithm 的 master_xfer 指針，并把 i2c_algorithm 指針賦給 i2c_adapter 的 algo 指針。
- 實作 I2C 裝置驅動中的 i2c_driver 接口，用具體 yyy 的 yyy_probe()，yyy_remove()，yyy_suspend()，yyy_resume()函數指針和 i2c_device_id 裝置 ID 表賦給 i2c_driver 的 probe, remove, suspend, resume 和 id_table 指針。
- 實作 I2C 裝置所對應類型的具體驅動， i2c_driver 隻是實作裝置與總線的挂接。
上面的工作中前兩個輸入 I2C 總線驅動，後面兩個屬于 I2C 裝置驅動。