为什么 linux 不支持基于重复启动的 i2c 操作？

Question

我想从需要多次启动操作来读取其寄存器值的 i2c 从机读取。

在某种程度上，我在 Linux 内核 3.18.21 中跟踪了 I2C 驱动程序，我发现它不支持多启动操作，并且我无法从这个 I2C 从设备（以太网供电管理器 PD69104B1）中读取。

如果需要此 i2c 从站或其他任何需要，我仍在寻找可以扩展驱动程序的方法。

我使用 i2c-tools 3.2.1。 我试试

$ i2cdump -y 0 0x20 

但我可以看到相同的值，这意味着它每次都读取第一个寄存器。

$ i2cget -y 0 0x20 0x12

或任何其他寄存器地址返回与第一个寄存器相同的值。

这个slave支持两个读操作：

• 字节读写地址得到它的值，但这需要多开始
• 块读取 - 开始读取，i2c 从机将按顺序给出寄存器值，如 0x00 0x01....（第一个寄存器，第二个，第三个，第四个...等）

我尝试了所有可能的方法：

• i2c_smbus_access()
• i2c_smbus_write_byte()
• i2c_smbus_read_block_data()
• write()
• read()

但随后大部分时间 i2c 总线进入超时错误和挂起情况。

有人知道如何在 Linux 中实现这一点吗？

更新0：

此 I2C 从机需要唯一的读取周期：

• 改变方向：S Addr Wr [A] RegAddress [A] S Addr Rd [A] [RegValue] P

• 短读：S Addr Rd [A] [RegValue] P

这里从 i2c 从站返回的最后一个值不要期望 ACK。

我尝试使用 I2C_M_NO_RD_ACK 但没有太多帮助。我读了一些值，然后得到 FF。

这个 POE I2C 从设备在 SCL 上的 i2c 时间超过 14 毫秒，这有点令人怀疑。这看起来像 i2c 非标准，因为 i2c 可以在 0HZ 上工作，即 SCL 可以由 master 拉伸，只要它想要。 Linux 绝对不是实时操作系统，因此无法保证实现此超时，并且可能会发生 i2c 从 SCL 超时重置。这就是我目前的结论！

使用的 I2C 消息符号来自： https://www.kernel.org/doc/Documentation/i2c/i2c-protocol

Answer 1

为什么 linux 不支持基于重复启动的 i2c 操作？

事实上，它们是受支持的。

如果您正在寻找一种在用户空间中执行重复启动条件的方法，您可能需要使用I2C_RDWR 请求执行ioctl()，就像它所描述的here 一样（见最后原始问题中的代码 sn-p）和here（有问题的代码）。

下面描述了在内核空间中执行重复启动的方式。

---

在 Linux 内核中，repeated start condition 的 I2C 读取操作默认为组合（写入/读取）消息执行。

这是一个如何执行组合 I2C 传输的示例：

/**
 * Read set of registers via I2C using "repeated start" condition.
 *
 * Two I2C messages are being sent by this function:
 *   1. I2C write operation (write register address) with no STOP bit in the end
 *   2. I2C read operation
 *
 * @client: I2C client structure
 * @reg: register address (subaddress)
 * @len: bytes count to read
 * @buf: buffer which will contain read data
 *
 * Returns 0 on success or negative value on error.
 */
static int i2c_read_regs(struct i2c_client *client, u8 reg, u8 len, u8 *buf)
{
    int ret;
    struct i2c_msg msg[2] = {
        {
            .addr = client->addr,
            .len = 1,
            .buf = &reg,
        },
        {
            .addr = client->addr,
            .flags = I2C_M_RD,
            .len = len,
            .buf = buf,
        }
    };

    ret = i2c_transfer(client->adapter, msg, 2);
    if (ret < 0) {
        dev_err(&client->dev, "I2C read failed\n");
        return ret;
    }

    return 0;
}

要仅读取 1 个字节（单个寄存器值），您可以使用下一个辅助函数：

/**
 * Read one register via I2C using "repeated start" condition.
 *
 * @client: I2C client structure
 * @reg: register address (subaddress)
 * @val: variable to store read value
 *
 * Returns 0 on success or negative value on error.
 */
static int i2c_read_reg(struct i2c_client *client, u8 reg, u8 *val)
{
    return i2c_read_regs(client, reg, 1, val);
}

下面是i2c_read_regs(client, reg, 1, val)调用的图示：

• 设备地址为client->addr
• 注册地址为reg
• 1 表示我们要读取 1 个字节的数据（图片上的粉色矩形）
• 读取的数据将驻留在val

---

注意：如果您的 I2C 控制器（或其驱动程序）不支持组合消息中的重复启动，您仍然可以使用 I2C 的 bit-bang 实现，即 i2c-gpio 驱动程序。

---

如果没有任何效果，您可以尝试下一步作为最后的手段。出于某种原因我不太记得了，为了重复开始工作，我需要将I2C_M_NOSTART 添加到第一条消息的.flags，如下所示：

struct i2c_msg msg[2] = {
    {
        .addr = client->addr,
        .flags = I2C_M_NOSTART,
        .len = 1,
        .buf = &reg,
    },
    {
        .addr = client->addr,
        .flags = I2C_M_RD,
        .len = len,
        .buf = buf,
    }
};

如Documentation/i2c/i2c-protocol中所述：

如果您为第一部分消息设置了I2C_M_NOSTART 变量， 我们不会生成Addr，但会生成起始位S。

---

参考资料：

[1]I2C on STLinux