本章节分为5部分
IIC基本概念和基本时序
IIC通信协议
IIC裸驱
OS下的IIC驱动
Linux下的IIC驱动
IIC基本概念和基本时序
1、I2C总线具有两根双向信号线，一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL
2、IIC总线上可以挂很多设备：多个主设备，多个从设备（外围 设备）。上图中主设备是两个单片机，剩下的都是从设备。
3、多主机会产生总线裁决问题。当多个主机同时想占用总线时，企图启动总线传输数据，就叫做总线竞争。I2C通过总线仲裁，以决定哪台主机控制总线
4、上拉电阻一般在4.7k~10k之间
5、每个接到I2C总线上的器件都有唯一的地址。主机与其它器件间的数据传输可以是由主机发送数据到其它器件，这时主机即为发送器，总线上收数据的器件则为接收器。
6、I2C总线的数据传送：
(1)、数据位的有效性规定：
(2)、起始与终止信号：SCL为高期间，
SDA : 由高到低，起始信号
SDA：由低到高，终止信号
7、起始信号和终止信号都是由主机发送的。在起始信号产生之后，总线就处于被占用的状态，在终止信号产生之后，总线就处于空闲状态。
8、连接到I2C总线上的器件，若具有I2C总线的硬件接口，则很容易检测到起始和终止信号。
9、每当发送器传输完一个字节的数据之后，发送端会等待一定的时间，等接收方的应答信号。接收端通过拉低SDA数据线，给发送端发送一个应答信号，以提醒发送端我这边已经接受完成，数据可以继续传输，接下来，发送端就可以继续发送数据了。
10、数据传送格式：主机发送给从机
11、I2C模拟方式 的特殊情况：
12、总线寻址：
(1)、主机向从机发送8位数据，这8位数据是在起始信号之后发送的第一个字节，后面的字节都是数据，不再是寻址，除非又重新来一个起始信号。
(2)、主机给从机发送第一个字节（总线寻址那个字节），若是读命令，则从机接收到该命令之后，主动往主机发送数据。
(3)、主机发送地址时，总线上的每个从机都将这7位地址码与自己的地址进行比较，若相同，则认为自己正在被主机寻址，根据R/T位将自己确定为发送器和接收器
(4)、从机地址的确定：第0位是读写位。（如对于24C02这块存储器，它若作为从机，那么它的地址中7~4位是固定的，更改不了，第3~1位是可以更改的，每一位根据硬件的管教连接来确定，连接高电平那就是1，低电平就是0）
13、在起始信号后必须传送一个从机的地址(7位)，第8位是数据的传送方向位(R/T)，用“0”表示主机发送数据(T)，“1”表示主机接收数据(R)。
14、每次数据传送总是由主机产生的终止信号来结束。但是，若主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。
15、在总线的一次数据传输中，可以有一下几种组合方式：
(1)、主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传递过程中不变：
(2)、主机在第一个字节后，立即从从机读数据(传输方向不变)：
(3)、在传送过程中，当需要改变传递方向时，起始信号和从机地址都被重复一次产生一次，但两次读/写方向位正好相反
16、时序：
注：主机做的都是编程控制，从机做的都是自主控制，也可以说是硬件控制，如主机给应答信号是编程控制，但是从机给应答信号是硬件控制，我们只需要检查在SDA为高期间，SCL保持低电平一些时间，即可判定从机给了主机应答信号。
参考：
https://blog.csdn.net/shaguahaha/article/details/70766665
IIC详解，包括原理、过程，最后一步步教你实现IIC
IIC通信协议
1.开始和停止条件
SCL时钟电平为高：
SDA数据线由高 -> 低 为总线开始条件；
SDA数据线由低 -> 高 为总线结束条件；
（注意：开始之后将SCL变为低电平，防止误操作SDA使其通信停止，见源代码）
时序图：
源代码程序：
2.数据位传输
SCL时钟电平为低， 可以改换SDA数据线的电平，在SCL上升沿的过程将SDA数据发送出去。
（切记：请先将SCL变为低电平，再改变SDA电平状态。主要用于I2C读写Byte函数，这两个函数网上很多人写的不规范，引用需注意，在下面我会举例说明）
时序图：
发送一位“高”数据流程:
SCL_LOW时钟低 -> SDA_HIGH数据 -> SCL_HIGH时钟高
3.应答位信息
I2C 是以字节（8位）的方式进行传输，总线上每传输完1字节之后会有一个应答信号，主器件(主机)需要产生对应的一个额外时钟。
应答位产生及接收：
1.在（主机）写数据的时候是从机应答（给主机），主机检测；
2.在（主机）读数据的时候是主机应答（给从机），从机检测；
（这里可以借助I2C读写函数一起理解）
1.时序图（主机写，从机应答，主机读取应答）：
2.时序图（主机读，主机产生应答）：
4.I2C写一字节
这里说的I2C写，是主机往从机接入1Byte的数据；
“写”要求按照上面的“数据为传输”来操作：在SCL时钟为低电平时准备好，待SCL为高电平时发送出去。
写完一字节（8位）之后，读取从机的应答位：
若为0，表示从机应答，可以继续下一步操作；
若为1，表示从机非应答，不能进行下一步操作。
注意：
I2C写一字节不是EEPROM写一字节（需要区分开来）。
“简洁版”没有对应答信号做出检测判断，需要检测应答信号，可参考“综合版”
写一字节时序（前面8位数据 + 最后1为应答）：
源代码程序：
5.I2C读一字节
I2C的读一字节函数，其实和“写一字节”类似，只是数据传输方向相反，应答的方向也是相反。
读完一字节（8位）之后，由主机产生应答（或非应答）位：
若产生应答，表示可以继续读下一字节操作（从设备地址指向下一字节）；
若产生非应答，表示不可以继续读下一字节操作；
网上I2C读数据程序和“写数据”类似，存在很多不标准的版本，参考时请注意。
读一字节时序（主机读取前面8位数据 + 主机产生1为非应答<连续读，主机产生应答位>）：
读字节源代码程序：
参考博客：
https://blog.csdn.net/ybhuangfugui/article/details/52151835
STM32F10x_模拟I2C读写EEPROM
IIc裸驱
以EEPROM为例进行讲解
EEPROM的种类比较多，大多数都遵循I2C协议通信，我们这里就以典型的AT24Cxx为例来讲述通过I2C通信读写AT24Cxx芯片。
EEPROM读（或写）一字节数据需要I2C多次通信过程，下面将讲述几个重要的内容：
1.设备（从机、器件）地址
I2C的开始信号之后的第一步就是发送设备物理地址， AT24Cxx的物理地址的格式如上面：
前面四位固定为：1010
第567位对应A2 A1 A0（有些器件未使用）
第8位是读/写位。
一个设备一般是接地，这就是为什么我们看到A0这个宏定义的来由。
2.数据地址长度
有些芯片数据地址只有8位（如：AT24C01、AT24C02），那么它只发送一字节地址即可；
有些芯片有16位地址，它需要发送两字节地址（看下面读写函数）。
3.EEPROM写一字节数据
EEPROM写数据一般包含下面五步骤（见下面源代码）。这里的写数据，相当于手册中是随机写（任意地址，写一字节数据）。
（未检测应答，需要可以看我提供的另一个源代码程序）
注意两个地方：1.设备地址更加需要看你看引脚的情况；
2.数据地址长度根据芯片不同而不同。
4.EEPROM读一字节数据
EEPROM读数据和写数据相比，要多两个步骤（见下面源代码）。由于要先确定读的地址，所以要先发送地址，使其EEPROM指向对应的地址。（当然，如果当前地址就是需要读取的地址，也可以省略前面发送地址的步骤）。
（在手册中有这么一个步骤“Dummy Write”，有些人把它翻译为“伪操作”，可能很多人不明白它的意思，其实就是确定地址，先要发送地址的意思）
具体请看源代码：（未检测应答，需要可以看我提供的另一个源代码程序）
跟多关于EEPROM的操作（如：页写、多字节读写等），相对来说复杂一点，当你理解单字节读写操作之后，再去理解就容易的多了。具体内容可以下载我提供的实例参考学习。
接下来详细讲述IIC裸驱的实现
Ⅰ、写在前面
实例实验效果：
1、多字节读写：任意地址(66), 写入任意长度(129)、读取并打印出来
2、单字节读写：任意地址(0),写入1字节数据、 读取并打印出来
实验说明：
实验为什么是从66地址写？为什么是写入129字节？
答案：验证对EEPROM多字节“非标准地址、长度”读写的准确性。
我是使用AT24C128芯片，页大小是64字节,我从66地址，就是验证非标准地址（如：0、64、128等）开始读写；写入长度129字节也是验证非标准长度（如：64、128、256等）的读写。
2.单字节读写
我这样实验的目的，相信大家都能理解。验证每一次写入字节数据和读出的数据是都一致。
Ⅱ、硬件I2C配置
硬件I2C的配置其实很简单，RCC时钟、GPIO、I2C配置等。笔者以F1标准外设库（同时也建议初学者使用官方的标准外设库）为基础建立的工程，主要以库的方式来讲述（若您的F1芯片与提供工程不一样，可微信回复“修改型号”）。
该函数位于bsp.c文件下面；
RCC是很多初学者，甚至已经工作的朋友容易遗漏的地方，有很多朋友觉得它使用的外设不正常，很大部分是没有配置RCC导致的。
A.外设RCC时钟的配置要在其外设初始化的前面；
B.匹配对应时钟。
比如：RCC_APB2外设不要配置在RCC_APB1时钟里面
【如：RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);这样能编译通过，但这是错误的代码】
2. I2C引脚配置
1.使用硬件I2C：GPIO_Mode_AF_OD复用开漏模式
2.由于使用硬件I2C，不像使用模拟I2C使用IO操作，所以这里引脚定义的比较“死”GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7。
如果你使用I2C2或者引脚映射，这里的引脚也要跟着改变。
该函数位于i2c_ee.c文件下面；
这个函数才是本文的重点：
1.I2C模式:I2C_Mode= I2C_Mode_I2C;
硬件有多种模式：
I2C_Mode_I2C: I2C模式
I2C_Mode_SMBusDevice: SMBus设备（丛机）模式
I2C_Mode_SMBusHost: 主机模式
2.I2C占空比:I2C_DutyCycle= I2C_DutyCycle_2;
这个参数在快速I2C模式下有效，也就是速度大于100KHz。
I2C_DutyCycle_2：2比1占空比
I2C_DutyCycle_16_9：16比9占空比
感兴趣的朋友可以把时钟配置高于100KHz（如：400KHz），用示波器测一下SCL引脚，可以看得出来占空比不一样。
3.I2C设备地址:I2C_OwnAddress1= EEPROM_DEV_ADDR;
这个参数是第一个设备（从机）的地址，EEPROM_DEV_ADDR是我们自己宏定义的设备地址。
4.I2C应答:I2C_Ack= I2C_Ack_Enable;
这个参数的含义请结合上一篇文章“I2C协议”来理解。
5.地址位数:I2C_AcknowledgedAddress= I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
这个参数就是设备地址位数，需要和后面函数“I2C_Send7bitAddress”一致。
6.I2C速度:I2C_ClockSpeed= I2C_SPEED;
这个参数很好理解，I2C_SPEED是我们宏定义的值“100000”，也就是100KHz的意思。
上一篇文章简单提及了一下EEPROM单字节的读写，提供了多字节读写实例，但没有具体描述多字节的具体操作。
下面将详细描述一下单字节读写和多字节读写的操作。请下载“I2C EEPROM资料”和“实例工程”作为参考。
在对EEPROM(AT24Cxx)读写操作之前需要理解两个参数（可见源代码i2c_ee.h文件）：
A.“数据字”地址长度：也就是存数据的地址有多少位。具体分类（见数据手册）如下：
8位:AT24C01、AT24C02
16位: AT24C04、AT24C08、AT24C16、AT24C32、AT24C64、AT24C128、AT24C256、AT24C512
B.页长度：在进行连续写的时候，最长可写一页，写完这一页之后需要指定下一页地址才行，否则会在上一页循环写。具体分类（见数据手册）如下：
8字节:AT24C01、AT24C02
16字节:AT24C04、AT24C08、AT24C16
32字节:AT24C32、AT24C64
64字节:AT24C128、AT24C256
128字节: AT24C512
时序图：
截图来自“AT24C128C数据手册”，单字节写主要分5个步骤：
1.开始
2.设备地址/写
3.数据地址
4.写一字节数据
5.停止
源程序：
在操作硬件I2之前需要检测I2C是否处于“忙”状态。数据地址根据长度不同而写入的不同。
2. 单字节读（随机）
时序图：
截图来自“AT24C128C数据手册”，单字节读（也是随机读）主要分7个步骤：
1.开始
2.设备地址/写
3.数据地址
4.重新开始
5.设备地址/读
6.读一字节数据
7.停止
源程序：
这里就提醒一点，单字节读和多字节读的应答位，由于不连续读，这里产生非应答。
时序图：
截图来自“AT24C128C数据手册”，页写和单字节写的区别在于“连续写”。
注意：这里页写的意思是在指向地址的页写数据，也就是EEPROM内部“地址指针”指向的地址所在页。每次写之前我们都要将“地址指针”指向一个地址（见下面源程序），写的过程中，一旦写到最后一个字节，将会回到该页首地址继续写下去，因此，写完该页，我们需要重新将“地址指针”指向下一页首地址。
【芯片页的大小根据芯片不同而不同，见本章开头描述】
源程序：
写最后一字节独立出来是有原因的：防止HardFault_Handler。、
源程序：
“多字节写”是基于“页写”的基础上写的，从上面页写的描述(写到该页最后一字节会回到该页首地址)可以知道多字节写是要考虑很多情况的，否则会破坏其他数据。
上面源程序截取了简单的一部分：开始写的地址刚好位于该页首地址这种情况。在页首地址开始写数据情况下，要判断需要写的数据的大小是否有多页。
【上面这种情况是比较简单的一种，还有其他情况，我不在这里讲述,希望初学的你多去理解一下，这也是参考ST官方的思路，而且有利于你们编程的思想】
5. 多字节读
时序图：
截图来自“AT24C128C数据手册”，多字节读需要注意应答。
在多字节读到最后一位数据之前，必须产生应答位，而最后一位产生非应答位。请结合下面源程序理解。
源程序：
和单字节读比：前面第1步到第5步都是一样的，重点请看第6步，这里产生的应答需要注意。
参考博客：
https://blog.csdn.net/ybhuangfugui/article/details/52175621
STM32F10x_硬件I2C读写EEPROM(标准外设库版本)
https://blog.csdn.net/ybhuangfugui/article/details/52151835
STM32F10x_模拟I2C读写EEPROM
OS下的IIC驱动
Linux下的IIC驱动
Linux 的I2C 核心、总线与设备驱动
IIC总线特点
1、结构简单，只需两根信号线，SDA，SCL
2、简化对硬件的空间占用
3、广泛应用于EEPROM，实时钟，小型LCD设备
Linux下的IIC驱动体系结构~3部分
IIC核心，IIC总线驱动，IIC设备驱动，3部分相互协作，形成通用，适应性强的IIC框架
第一节对 Linux I2C 体系结构进行分析，讲解 3 个组成部分各自的功能及相互联系
第二节对 Linux I2C 核心进行分析，讲解 I2C-core.c文件的功能和主要函数的实现。
第三第四节分别详细介绍 I2C 总线驱动和 I2C 设备驱动的编写方法，给出可供参考的设计模板。
第五第六节以三节和四节给出的设计模板为基础，讲解S3C2410 ARM
处理器I2C总线驱动及挂接在其上的SAA7113H视频模拟/数字转换芯片设备驱动的编写方法。
第一节对 Linux I2C 体系结构进行分析，讲解 3 个组成部分各自的功能及相互联系
Linux 的I2C 体系结构的3 个组成部分
（1）I2C 核心。
I2C 核心提供了I2C 总线驱动和设备驱动的注册、注销方法，I2C 通信方法
上层的、与具体适配器无关的代码以及探测设备、检测设备地址的上层代码等。
（2）I2C 总线驱动。
I2C 总线驱动是对I2C 硬件体系结构中适配器端的实现，
适配器可由CPU 控制，甚至可以直接集成在CPU 内部。
I2C 总线驱动主要包含了I2C 适配器数据结构i2c_adapter、I2C适配器的algorithm数据结构i2c_algorithm 和控制I2C 适配器产生通信信号的函数。
经由 I2C 总线驱动的代码，我们可以控制I2C 适配器以主控方式产生开始位、停止位、读写周期，以及以从设备方式被读写、产生ACK 等。
（3）I2C 设备驱动。
I2C 设备驱动是对I2C 硬件体系结构中设备端的实现，
设备一般挂接在受CPU 控制的I2C 适配器上，通过I2C 适配器与CPU 交换数据。
I2C 设备驱动主要包含了数据结构i2c_driver 和i2c_client，我们需要根据具体设备实现其中的成员函数。
Linux IIC源文件目录组成
（1）i2c-core.c。
这个文件实现了 I2C 核心的功能以及/proc/bus/i2c*接口。
通用的一些接口，跟具体硬件操作无关
（2）i2c-dev.c。
实现了 I2C 适配器设备文件的功能，每一个I2C 适配器都被分配一个设备。通过适配器访问设备时的
主设备号都为89，次设备号为0～255。应用程序通过“i2c-%d”（i2c-0, i2c-1,…, i2c-10,…）文件名并使用
文件操作接口open()、write()、read()、ioctl()和close()等来访问这个设备。
i2c-dev.c 并没有针对特定的设备而设计，只是提供了通用的read()、write()和ioctl()等接口，应用层可
以借用这些接口访问挂接在适配器上的I2C 设备的存储空间或寄存器，并控制I2C 设备的工作方式。
主要功能：通用的i2c设备驱动
1、实现file_operations并注册file_operations
2、实现并注册适配器端的i2c_driver
（3）chips 文件夹。
这个目录中包含了一些特定的 I2C 设备驱动，如Dallas 公司的DS1337 实时钟芯片、EPSON 公司的
RTC8564 实时钟芯片和I2C 接口的EEPROM 驱动等。
1、实现并注册设备端的i2c_driver
（4）busses 文件夹。
这个文件中包含了一些 I2C 总线的驱动，如S3C2410 的I2C 控制器驱动为i2c-s3c2410.c。
主要功能：
1、注册platform_driver
2、实现platform_driver的成员函数，probe，remove，suspend_late，resume等
（5）algos 文件夹。
实现了一些 I2C 总线适配器的algorithm。
此外，内核中的 i2c.h 这个头文件对i2c_driver、i2c_client、i2c_adapter 和i2c_algorithm 这4 个数据结
构进行了定义。理解这4 个结构体的作用十分关键
关键数据结构之间的关系
i2c_driver、i2c_client、i2c_adapter 和i2c_algorithm 这4 个数据结构的作用及其盘根错节的关系。
这里有张比较详细的图
第二节对 Linux I2C 核心进行分析，讲解 I2C-core.c文件的功能和主要函数的实现。
1、I2C核心提供的几组重要函数
增加删除i2c_adapter，增加删除i2c_driver，client依附和脱离
I2C传输、发送和接收函数
I2C控制命令分配函数
第三节详细介绍 I2C 总线驱动的编写方法，给出可供参考的设计模板。
I2c-s3c2410.c里的代码即是i2c的总线驱动
1、I2C适配器驱动加载和卸载函数完成的主要工作
在buses里面的probe函数里添加i2c_adapter
2、I2C总线通信方法
主要要实现两个函数，master_xfer和functionality，在s3c24xx_i2c_probe里被赋值给s3c24xx_i2c类型的结构体，最终会被赋值给pdev->dev->driver_data
最核心的就是实现platform_driver的成员函数，probe，remove，suspend_late，resume等，最后通过platform_driver_register注册上去。
第四节详细介绍 I2C 设备驱动的编写方法，给出可供参考的设计模板。
https://www.linuxidc.com/Linux/2017-03/142198.htm
Linux i2c子系统(一) _动手写一个i2c设备驱动，这篇讲的比较到位，之后的驱动讲解可以重点关注下这个网站上的东西，还不错。
https://blog.csdn.net/luckywang1103/article/details/16834519
i2c驱动之i2c-dev驱动
主要解释了如何操作一个i2c设备驱动
主要关注i2c_driver和i2c_client数据结构
1、设备驱动的加载和卸载
2、i2c_add_driver会引发i2c_driver结构体中attach_adapter执行
3、自己写的i2c驱动需要实现i2c_driver的成员函数，主要是attach_adapter和detach_adapter
在attach_adapter里可以做很多事情，参见华清的书籍，这个接口是在i2c_add_driver里会回调，也就是在模块insmod时，在初始化里去回调
4、在i2c设备驱动模块初始化里的调用关系和需要做的事情
5、i2c-dev.c实际上是一个虚拟的i2c设备驱动，针对i2c-dev.c的具体分析（用户空间的编程方法）
如何使用i2c驱动
第一种方法
https://www.linuxidc.com/Linux/2017-03/142198.htm
Linux i2c子系统(一) _动手写一个i2c设备驱动
第二种方法
https://www.linuxidc.com/Linux/2017-03/142199.htm
Linux i2c子系统(二) _通过i2c-dev.c访问设备的方法
第五节总线驱动编写实例
1、总线驱动需要完成的工作
适配器驱动的加载和卸载函数
定义私有信息结构体
I2c总线通信方法，除了必备的准备工作以外，还需要中断处理函数的参与
第六节SAA7113H视频AD芯片的I2C设备驱动实例
1、设备驱动的加载和卸载函数
2、i2c_driver的成员函数
https://blog.csdn.net/li_wen01/article/details/51658916
linux IIC子系统分析(七)——实例分析通过i2c-dev操作I2C设备
这边有个系列写IIC的，总结完毕后可以看看。
参考：
华清那本书里的东西也可以参考下《linux设备驱动开发详解》
https://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51694574?locationNum=11&fps=1
i2c驱动程序全面分析，从adapter驱动程序到设备驱动程序
https://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51713637
I2C协议->裸机程序->adapter驱动程序分析
https://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51694574?locationNum=11&fps=1
i2c驱动程序全面分析，从adapter驱动程序到设备驱动程序
http://www.cnblogs.com/lcw/p/3297889.html
【驱动】linux下I2C驱动架构全面分析