Linux I2C slave接口描述
如果使用的I2C控制器具有slave功能，那么Linux也可以成為I2C slave控制器。為此，需要總線驅動程序中的slave支持以及提供實際功能的獨立於硬件的軟件后端。后者的一個例子是slave-eeprom驅動程序，它充當雙內存驅動程序。總線上的另一個I2C master程序可以像普通EEPROM一樣訪問它，而Linux I2C slave程序可以通過sysfs訪問內容並根據需要處理數據。后端驅動程序和I2C總線驅動程序通過事件進行通信。下面是一個顯示數據流和數據傳輸方式的小圖表。虛線只標記了一個示例。后端也可以使用字符設備，只在內核中，或完全不同的東西:
e.g. sysfs I2C slave events I/O registers +-----------+ v +---------+ v +--------+ v +------------+ | Userspace +........+ Backend +-----------+ Driver +-----+ Controller | +-----------+ +---------+ +--------+ +------------+ | | ----------------------------------------------------------------+-- I2C --------------------------------------------------------------+---- Bus
注意:技術上，在后端和驅動程序之間還有I2C核心。然而，在撰寫本文時，該層是透明的。
使用手冊
I2C slave后端行為類似於標准I2C clients。所以，你可以像文檔' instantiating-devices '中描述的那樣實例化它們。唯一的區別是i2c slave后端有自己的地址空間。因此，您必須向最初請求的地址添加0x1000。在總線1上的7位地址0x64處實例化從用戶空間的slave-eeprom驅動程序的示例:
# echo slave-24c02 0x1064 > /sys/bus/i2c/devices/i2c-1/new_device
每個后端都應該有單獨的文檔來描述其特定的行為和設置。
開發人員手冊
首先，總線驅動程序和后端所使用的事件將被詳細描述。在此之后，將給出一些擴展總線驅動程序和編寫后端程序的實現提示。
I2C slave events
總線驅動程序使用以下函數向后端發送一個事件(events):
ret = i2c_slave_event(client, event, &val)
' client '描述I2C slave設備。' event '是下面描述的特殊事件類型之一。 val '為要讀/寫的數據字節保存一個u8值，因此是雙向的。即使val不用於事件，也必須始終提供指向val的指針，即不要在這里使用NULL。' ret '是后端返回的值。強制性事件必須由總線驅動程序提供，並且必須由后端驅動程序檢查。
event類型:
- I2C_SLAVE_WRITE_REQUESTED(mandatory)
‘val’: 未使用
‘ret’: 總是 0
另一個I2C master想要向我們寫入數據。一旦檢測到我們自己的地址和寫位，就應該發送這個事件。數據還沒有到達，所以沒有需要處理或返回的內容。不過，可能需要進行喚醒或初始化。
- I2C_SLAVE_READ_REQUESTED(mandatory)
' val ':后端返回要發送的第一個字節
‘ret’: 總是 0
另一個I2C master想從我們這里讀取數據。一旦檢測到我們自己的地址和讀位，就應該發送此事件。返回后，總線驅動程序應該發送第一個字節。
- I2C_SLAVE_WRITE_RECEIVED(mandatory)
' val ':總線驅動發送接收的字節
' ret ': 0表示該字節被ACK，errno表示該字節被NACK
另一個I2C master發送了一個字節給我們，需要在' val '中設置。如果' ret '為零，總線驅動程序應該ack這個字節。如果' ret '是errno，則該字節應該被刪除。
- I2C_SLAVE_READ_PROCESSED(mandatory)
' val ':后端返回要發送的下一個字節
‘ret’: 總是 0
總線驅動請求將下一個字節以' val '的形式發送給另一個I2C master。重要:這並不意味着前一個字節已經被ack了，它只是意味着前一個字節被移到了總線上! 為了確保無縫傳輸，大多數硬件在前一個字節被移出時請求下一個字節。 如果master發送NACK並在當前字節移出后停止讀取，則此處請求的字節永遠不會被使用。它很可能需要在下一個I2C_SLAVE_READ_REQUEST上再次發送，這取決於您的后端。
- I2C_SLAVE_STOP(mandatory)
“val”:未使用的
‘ret’: 總是0
接收到停止條件。這可以隨時發生，后端應該為I2C傳輸重置它的狀態機，以便能夠接收新的請求。
Software backends
如果你想編寫一個軟件后端(software backend):
- 使用標准的 i2c_driver 及其匹配機制
- 寫slave_callback來處理上面的從事件(最好使用狀態機)
- 通過i2c_slave_register()注冊這個回調
以i2c-slave-eeprom驅動為例。
Bus driver support
如果你想給總線驅動添加 slave 支持:
- 實現注冊/注銷 slave 的調用，並將這些調用添加到結構體i2c_algorithm中。在注冊時，您可能需要設置I2C slave 地址並啟用 slave 中斷。如果你使用運行時pm，你應該使用pm_runtime_get_sync()，因為你的設備通常需要一直開機才能檢測到它的 slave 地址。當取消注冊時，執行與上面相反的操作。
- 捕獲 slave 中斷並將適當的i2c_slave_events發送到后端。
注意，大多數硬件支持在同一總線上成為master 和 slave。所以，如果你擴展一個總線驅動程序，請確保驅動程序也支持它。在幾乎所有情況下，slave 支持不需要禁用 master 功能。
以i2c-rcar驅動為例進行說明。
關於 ACK/NACK
總是對地址階段進行ACK是一種良好的行為，這樣 master 就知道設備是基本存在還是神秘消失了。使用NACK來表示忙是很麻煩的。SMBus要求始終對地址階段進行ACK，而I2C規范在這方面更寬松。大多數I2C控制器在檢測到它們的從屬地址時也會自動進行ACK，所以沒有NACK選項。由於這些原因，這個API在地址階段不支持NACK。
目前，如果 master 在讀取數據時進行了ACK或NACK，則沒有slave事件來報告。如果有需要，我們可以將此設置為可選事件。然而，這種情況應該是極其罕見的，因為master被期望在那之后發送STOP，而我們有一個針對它的事件。另外，請記住，並非所有I2C控制器都有可能報告該事件。
關於 buffers
在開發這個API期間，出現了使用緩沖區而不僅僅是字節的問題。這樣的擴展可能是可能的，但在撰寫本文時還不清楚是否有用。使用緩沖區時要記住以下幾點:
- 緩沖區應該是可選的，而后端驅動程序總是必須支持基於字節的事務，因為無論如何，這是大多數HW工作的方式。
- 對於模擬硬件寄存器的后端，緩沖區在很大程度上沒有幫助，因為在每個字節寫入后，應該立即觸發一個操作。對於讀取，如果后端只是因為內部處理而更新了一個寄存器，那么保存在緩沖區中的數據可能會變得陳舊。
- master 可以在任何時候發送STOP。對於部分傳輸的緩沖區，這意味着需要額外的代碼來處理此異常。這樣的代碼容易出錯。
Linux I2C slave EEPROM backend
這個后端在連接的I2C總線上模擬一個EEPROM。它的內存內容可以通過位於sysfs中的文件從用戶空間訪問:
/sys/bus/i2c/devices/<device-directory>/slave-eeprom
有24c02、24c32、24c64和24c512。還支持只讀變體。實例化所需的名稱形式為' slave-<type>[ro] '。例子:
24c02, read/write, address 0x64:
# echo slave-24c02 0x1064 > /sys/bus/i2c/devices/i2c-1/new_device
24c512, read-only, address 0x42:
# echo slave-24c512ro 0x1042 > /sys/bus/i2c/devices/i2c-1/new_device
如果一個名為“firmware-name”的設備屬性包含一個有效的文件名(只包含DT或ACPI)，你也可以在引導期間預加載數據。
截至2015年，Linux不支持對二進制sysfs文件進行檢測，所以當另一個master文件更改內容時不會有通知。
Linux I2C slave testunit backend
這個后端可以用來觸發I2C總線 master 程序的測試用例，它需要具有某些功能的遠程設備(通常不容易獲得)。示例包括 multi-master 測試和 SMBus Host Notify測試。對於某些測試，I2C slave控制器必須能夠在master模式和slave模式之間切換，因為它也需要發送數據。
注意，這是一個用於測試和調試的設備。它不應該在生產構建中啟用。雖然有一些版本控制，並且我們努力保持向后兼容性，但並不能保證穩定的ABI !
實例化設備是常規的。例如總線0，地址0x30:
# echo “slave-testunit 0x1030” > /sys/bus/i2c/devices/i2c-0/new_device
在此之后，您將有一個write-only設備偵聽。read只會返回測試單元的8位版本號。當寫入時，設備由4個8位寄存器組成，除了一些“部分”命令，所有寄存器都必須被寫入以啟動一個測試用例，也就是說，你通常向設備寫入4個字節。寄存器是:
0x00 CMD - 觸發哪個測試；
0x01 DATAL - 配置字節1；
0x02 DATAH - 配置字節2；
0x03 DELAY - 延遲n * 10ms，直到測試開始。
使用i2c-tools包中的' i2cset '，通用命令看起來像:
# i2cset -y <bus_num> <testunit_address> <CMD> <DATAL> <DATAH> <DELAY> i
DELAY是一個通用參數，用於在CMD中延遲測試的執行。當一個命令正在運行時(包括延遲)，新的命令將不會被確認(即NACK)。你需要等待，直到舊的完成。
下面的部分將描述這些命令。無效的命令將導致傳輸不被確認（NACK）。
Commands
0x00 NOOP(預留將來使用)
0x01 READ_BYTES (也需要master模式)
DATAL - 讀取數據的地址(低7位，最高位目前未使用)；
DATAH -讀取的字節數
對於測試總線master驅動程序是否正確地處理multi-master非常有用。您可以觸發測試單元從總線上的另一個設備讀取字節。如果被測試的總線master也想同時訪問總線，總線將會繁忙。從設備0x50讀取128字節，延遲50ms的例子：
# i2cset -y 0 0x30 0x01 0x50 0x80 0x05 i
0x02 SMBUS_HOST_NOTIFY (也需要master模式)
DATAL - 要發送的狀態字的低字節；
DATAH - 要發送的狀態字的高字節
此測試將向主機發送SMBUS_HOST_NOTIFY消息。注意，在Linux內核中，status字目前被忽略。在10ms后發送通知的例子：
# i2cset -y 0 0x30 0x02 0x42 0x64 0x01 i
0x03 SMBUS_BLOCK_PROC_CALL(部分命令)
DATAL - 必須為' 1 '，即再寫一個字節；
DATAH - 返回的字節數；
DELAY - 不適用，部分命令!
這個測試將響應SMBus規范定義的塊進程調用。寫入的一個數據字節指定在接下來的讀傳輸中將被送回多少字節。注意，在這個讀傳輸中，testunit將為后面的字節長度加上前綴。因此，如果您的master總線驅動程序像大多數程序一樣模擬SMBus調用，那么它需要支持i2c_msg的I2C_M_RECV_LEN標志。這是一個很好的測試用例。返回的數據首先包含長度，然后是length-1到0的字節數組。下面是一個使用i2ctransfer(你需要i2c-tools v4.2或更高版本)模擬i2c_smbus_block_process_call()的示例:
# i2ctransfer -y 0 w3@0x30 0x03 0x01 0x10 r? 0x10 0x0f 0x0e 0x0d 0x0c 0x0b 0x0a 0x09 0x08 0x07 0x06 0x05 0x04 0x03 0x02 0x01 0x00
返回的第一個字節0x10代表接下來要返回的總字節數，即16個字節：0x0f 0x0e 0x0d 0x0c 0x0b 0x0a 0x09 0x08 0x07 0x06 0x05 0x04 0x03 0x02 0x01 0x00