树莓派 3b+ 没有 /dev/i2c-*

Posted 2022-12-01 Li-Yongjun

引言

今天，使用树莓派驱动 mpu6050 时，发现 /dev 目录下没有 i2c-0、i2c-1 类似的文件。查看 Ubuntu、BananaPi M1 系统中是存在的。
咦？树莓派中的 i2c 设备文件去哪了？

环境

硬件：树莓派 3b+
软件：buildroot，make O=RPi3/ raspberrypi3_defconfig

问题

使用 buildroot 编译出来的 sdcard.img 烧录到 SD 卡运行后，在 /dev 目录下没有生成 i2c-0、i2c-1 类似的文件。

相关原因

由于 buildroot 支持的板子只有 raspberrypi3，没有 3b+ ，所以使用 3b+ 的用户需要自己再适配下。

原因 1：i2c-dev.ko

内核需要开启在 /dev 目录下产生 i2c 设备文件的功能—— I2C device interface，

我这边是将其编译成了模块（M），不然要替换 Kernel，比较麻烦，不利于调试。
编译好后，会生成 i2c-dev.ko。
兴致冲冲地跑去将 i2c-dev.ko 安装到内核，想着问题就解决了。
没成想，安装完后 /dev 目录下依然没有产生 i2c-* 文件。
🙄🙄🙄 什么情况。。。

查看 /proc/devices

# cat /proc/devices
Character devices:
  1 mem
  4 /dev/vc/0
  4 tty
  4 ttyS
  5 /dev/tty
  5 /dev/console
  5 /dev/ptmx
  5 ttyprintk
  7 vcs
 10 misc
 13 input
 14 sound
 29 fb
 89 i2c
128 ptm
136 pts
...

已然看到 89 i2c，说明 i2c 驱动已经注册成功了啊，为什么不产生 /dev/i2c-* 呢？
那就手动创建一下

mknod /dev/i2c-1 c 89 1

竟然能够创建成功，那就使用一下

# i2cdetect -y 1
i2cdetect: can't open '/dev/i2c-1': No such device or address

报错了，说明驱动还是有问题。

原因 2：i2c-bcm2835.ko

束手无策，只能查看源码了，打开 i2c-dev.c，

module_init(i2c_dev_init);
	i2c_dev_init()
		i2c_for_each_dev(NULL, i2cdev_attach_adapter);
		
i2cdev_attach_adapter()
	dev_set_name(&i2c_dev->dev, "i2c-%d", adap->nr);
	cdev_device_add()

看到是在 i2cdev_attach_adapter() 中创建 “i2c-%d” 文件的。
没有执行到这里？
经过加 printk() 调试，发现果真没有执行过 i2cdev_attach_adapter()，
那是哪个条件不满足呢？
那就追踪它的调用者 i2c_for_each_dev()

i2c_for_each_dev()
	bus_for_each_dev()
		while (!error && (dev = next_device(&i))) 
			error = fn(dev, data);
		

原来是没有找到 device，那它在找什么设备呢？为什么没找到呢？
最后发现，原来它是在找 I2C adaptor 或者叫 I2C controller（我认为它俩是一个东西的不同叫法），
树莓派 3b+ 的 I2C controller 如下

咦？M？那就去安装它

# insmod /lib/modules/5.10.92-v7/kernel/drivers/i2c/busses/i2c-bcm2835.ko

再次查看 /dev 目录，
还是没有 i2c-*
崩溃！！！

原因 3：设备树

最后发现，原来是安装了 I2C 控制器的驱动，但是设备树里面并没有让 I2C 控制器使能，也就是说系统中只有驱动，没有硬件
使能 I2C 控制器
编译出 bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb 后，使用上一篇文章介绍的方法，更新到 SD 卡中，重启
执行

# insmod /lib/modules/5.10.92-v7/kernel/drivers/i2c/i2c-dev.ko
# insmod /lib/modules/5.10.92-v7/kernel/drivers/i2c/busses/i2c-bcm2835.ko

检查

# ls /dev/i2c-*
/dev/i2c-1  /dev/i2c-2

哇！终于有了

使用

# i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- -- 
70: -- -- -- -- -- -- -- --

漂亮！

总结

• I2C 总线在 kernel 中就一个，bus->name = “i2c”
• 在树莓派 3b+ SOC 中，有两个 I2C 控制器，i2c1、i2c2。它们是同种类型的器件，所以使用相同的驱动：i2c-bcm2835.ko。
• 在设备树中填写这两个控制器，在安装 i2c-bcm2835.ko 驱动时，就会通过 i2c bus 对 驱动 和 外设 进行匹配，匹配之后，就会在 /dev 目录产生两个设备节点文件 i2c-1、i2c-2，这两个设备节点文件就对应两个 I2C 控制器。
• 对这两个设备文件读写，就会在对应的引脚发出 I2C 信号。这样就可以在应用层写具体外设（如 mpu6050）的驱动代码了，如《Banana Pi M1 读取 MPU6050（Shell 脚本方式）》。
• 通过上面这点，就能明白，I2C 控制器 及其 驱动，I2C 外设 及其 驱动，的区别与联系了。