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I2C设备树参数详解

news 2025/6/26 18:18:26

I2C设备树文件结构概述

以下是I2C设备树文件的深度解析，包含一个完整的示例（含两个I2C设备）及字段含义说明：

I2C设备树由两部分组成：

I2C控制器节点：描述I2C主机控制器的硬件资源
I2C从设备子节点：描述连接到该控制器的I2C设备

设备树通过属性（Properties）定义硬件参数，内核通过设备树解析器将其转换为i2c_adapter和i2c_client结构体，最终实现驱动匹配和硬件初始化。

I2C设备树示例（含两个I2C设备）

/ {/* 系统根节点 */aliases {i2c0 = &i2c_controller;  /* 为I2C控制器添加别名，方便引用 */};i2c_controller: i2c@12340000 {/* I2C控制器节点 */compatible = "vendor,i2c-controller";  /* 控制器驱动匹配字符串 */reg = <0x12340000 0x1000>;  /* 控制器寄存器基地址及大小 */interrupts = <GIC_SPI 33 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;  /* 中断号及触发方式 */clocks = <&clk_ctrl 0x5678>;  /* 引用时钟控制器节点及时钟ID */clock-names = "i2c_clk";  /* 时钟名称 */#address-cells = <1>;  /* 子设备地址占用的32位单元数 */#size-cells = <0>;  /* 子设备大小占用的32位单元数（0表示不使用） */status = "okay";  /* 使能控制器 */clock-frequency = <400000>;  /* I2C总线标准速度400kHz *//* GPIO引脚复用配置（如果需要） */pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&i2c_pins>;  /* 引用引脚配置节点 *//* 第一个I2C设备（温度传感器） */temp_sensor@48 {compatible = "vendor,temp-sensor";  /* 设备驱动匹配字符串 */reg = <0x48>;  /* I2C从设备地址 */status = "okay";  /* 使能设备 */measurement-delay = <100>;  /* 测量延迟100ms */resolution = <12>;  /* 测量分辨率12位 */};/* 第二个I2C设备（EEPROM） */eeprom@50 {compatible = "vendor,eeprom";  /* 设备驱动匹配字符串 */reg = <0x50>;  /* I2C从设备地址 */status = "okay";  /* 使能设备 */pagesize = <32>;  /* 页大小32字节 */size = <0x2000>;  /* EEPROM总大小8KB */write-timeout = <5>;  /* 写超时时间5ms */};};
};

关键字段含义详解

1. I2C控制器节点字段

字段	含义
`compatible`	控制器驱动匹配字符串，用于与`i2c_adapter`的`of_match_table`匹配
`reg`	控制器寄存器基地址和大小，格式为`<address size>`
`interrupts`	中断号及触发方式，如`<GIC_SPI 33 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>`
`clocks`	引用时钟控制器节点及时钟ID，用于配置I2C控制器时钟
`clock-names`	时钟名称，与`clocks`数组顺序对应
`#address-cells`	子设备地址占用的32位单元数，通常为`1`（使用I2C地址）
`#size-cells`	子设备大小占用的32位单元数，通常为`0`（不使用）
`status`	控制器状态，`"okay"`表示使能，`"disabled"`表示禁用
`clock-frequency`	I2C总线时钟频率（Hz），常见值：100000（标准模式）、400000（快速模式）
`pinctrl-0`	引用GPIO引脚配置节点，用于设置I2C的SDA和SCL引脚复用

2. I2C从设备子节点字段

字段	含义
`compatible`	设备驱动匹配字符串，用于与`i2c_driver`的`of_match_table`匹配
`reg`	I2C从设备地址（7位或10位），格式为`<address>`
`status`	设备状态，`"okay"`表示使能，`"disabled"`表示禁用
`clock-frequency`	设备特定的总线频率（覆盖控制器默认值）
`pagesize`	内存页大小（针对存储器设备），影响突发写操作的最大字节数
`size`	设备总大小（针对存储器设备），单位为字节
`write-timeout`	写操作超时时间（ms），用于等待设备完成内部写周期
`drive-open-drain`	开漏驱动模式，空属性启用（某些设备需要特殊驱动模式）
`pullup`	启用上拉电阻，空属性启用（某些I2C设备需要外部上拉）

3. 其他常见字段

i2c-scl-rising-time-ns: SCL上升时间（纳秒），用于高速模式配置
i2c-scl-falling-time-ns: SCL下降时间（纳秒），用于高速模式配置
i2c-10bit-address: 使用10位I2C地址（默认7位）
keep_reset_after_probe: 探测后保持复位状态（某些设备需要特殊初始化）

设备树解析与驱动匹配流程

控制器初始化：
- 内核通过of_platform_populate()解析设备树，将控制器节点转换为platform_device
- 匹配platform_driver，调用probe函数创建i2c_adapter并注册到I2C子系统
设备自动创建：
- 控制器驱动调用of_i2c_register_devices()遍历子节点，生成i2c_client实例
- 解析子节点属性，设置i2c_client的addr、flags、adapter等参数
驱动匹配：
- i2c_client通过i2c_bus_type总线与i2c_driver匹配，基于compatible属性
- 匹配成功后调用i2c_driver的probe函数完成设备初始化

实际应用注意事项

总线速度配置：
- clock-frequency需与设备规格一致，高速设备可通过子节点单独设置
- 某些控制器支持动态调整总线速度，通过i2c_adapter的set_bus_speed方法实现
地址冲突：
- 同一I2C总线上的所有设备reg值必须唯一
- 10位地址设备需显式声明i2c-10bit-address属性
电气特性：
- SDA/SCL引脚需外接上拉电阻（通常4.7kΩ），开漏输出模式
- 长距离通信需考虑信号完整性，可能需要降低总线速度或增加上拉强度
调试工具：
- 使用dmesg | grep i2c查看I2C设备注册信息
- 通过/sys/bus/i2c/devices/i2c-X/目录查看控制器信息
- 通过i2cdetect -y X命令扫描总线上的设备（X为控制器编号）
- 使用i2cget/i2cset工具读写I2C设备寄存器