Linux系统下的I2C读写实现

1. 什么是I2C

I2C (Inter-Integrated Circuit) 是一种串行通信协议，用于连接低速外设与微控制器或处理器。它由NXP公司（前Philips公司）于1982年首次引入，并在各种嵌入式系统中得到广泛应用。I2C支持多主机和多从机的连接方式，通过时钟总线和数据总线进行通信。

I2C的优势在于它只需要两根线（时钟线SCL和数据线SDA）就可以连接多个设备。这种特性使得I2C成为了连接多种外设的理想选择，例如温度传感器、加速度计、压力传感器等等。

2. Linux内核对I2C的支持

Linux内核提供了一套功能强大的I2C子系统，用于与I2C设备进行通信。这个子系统提供了一组API，可以直接从用户空间读写I2C设备的寄存器。在Linux系统中，I2C设备可以通过/dev/i2c-x文件访问，其中x是I2C控制器的编号。

下面简单介绍一下Linux内核对I2C的支持：

2.1 编译内核

首先，我们需要在Linux内核配置中打开I2C子系统的支持。我们可以通过访问内核配置菜单（make menuconfig或make nconfig）来修改配置。

在菜单中，选择以下选项：

Device Drivers ---> 
  <*> I2C support ---> 
    <*> I2C Input/Output port driver (I2C GPIOs)
    <*> I2C Hardware Bus support ---> 
      (选择你的I2C控制器型号)

编译内核并安装后，就可以在Linux系统中使用I2C子系统。

2.2 I2C工具

Linux内核还提供了一些用于测试和调试的命令行工具，方便我们在命令行下操作I2C设备。常用的工具有：i2cdetect，i2cget和i2cset。

我们可以使用i2cdetect命令来扫描总线上的所有设备，并显示它们的地址。例如，下面的命令将显示I2C总线上所有从设备的地址：

$ i2cdetect -y 1

我们可以使用i2cget和i2cset命令来读写I2C设备的寄存器值。例如，下面的命令将从地址为0x50的I2C设备的寄存器0x00中读取一个字节的数据：

$ i2cget -y 1 0x50 0x00

对于更复杂的操作，我们可以编写C代码来使用I2C子系统提供的API进行编程。

总结：Linux内核提供了一套功能强大的I2C子系统，通过I2C工具和API，我们可以很方便地读写I2C设备的寄存器值。

3. 在Linux系统下读写I2C设备

在Linux系统下，我们可以使用C语言编写程序来读写I2C设备。下面是一个简单的示例程序：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/i2c-dev.h>
int main()
{
    int file;
    char device[] = "/dev/i2c-1";
    int addr = 0x50;
    int reg = 0x00;
    char buf[2] = {0};
    // 打开设备
    if ((file = open(device, O_RDWR)) < 0)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }
    // 设置设备地址
    if (ioctl(file, I2C_SLAVE, addr) < 0)
    {
        perror("ioctl");
        return 1;
    }
    // 读取寄存器值
    if (read(file, buf, 2) != 2)
    {
        perror("read");
        return 1;
    }
    // 输出结果
    printf("Register value: 0x%02X%02X\n", buf[0], buf[1]);
    // 关闭设备
    close(file);
    return 0;
}

上面的程序将打开/dev/i2c-1文件，设置设备地址为0x50，并从寄存器0x00中读取2字节的数据。读取到的值将打印到标准输出。

总结：在Linux系统下，我们可以使用C语言编写程序来读写I2C设备。通过打开I2C设备文件、设置设备地址和读写数据等操作，我们可以实现与I2C设备的通信。