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RK3588 kernel-6.1/drivers/i2c/busses 目录功能详细分析

RK3588 kernel-6.1/drivers/i2c/busses 目录功能详细分析

1. 文档范围

本文分析目录：

  • 源码：rk3588/kernel-6.1/drivers/i2c/busses
  • 文档：linuxDoc/drivers/i2c/

定位： busses/ 是 Linux I2C 子系统中 I2C/SMBus 主机控制器（Host Controller）驱动 的集合。每个驱动负责：

  1. 映射硬件寄存器、申请 IRQ、管理 clock/reset/pinctrl；
  2. 实现 struct i2c_algorithm（主要是 master_xfer）；
  3. 调用 i2c_add_adapter() / i2c_add_numbered_adapter() 向 core 注册总线；
  4. 由 core 在 adapter 下枚举 DT 子节点并加载 client 驱动。

RK3588 产品路径的核心文件是 i2c-rk3x.c（CONFIG_I2C_RK3X）。

2. 目录规模与构建组织

统计项 数量
目录下文件总数 约 144
.c 源文件 约 133
Kconfig 选项 I2C_* 约 128
复合模块（多 .o 合并） 如 i2c-designware-*、i2c-at91、i2c-stm32f7

Makefile 按 硬件类别 分段编译（注释分区）：

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ACPI drivers                    → i2c-scmi
Auxiliary                       → i2c-ccgx-ucsi
PC SMBus host controllers       → i801, piix4, amd*, via* ...
Mac SMBus host controllers      → hydra, powermac
Embedded system controllers     → 绝大多数 SoC I2C IP（含 i2c-rk3x）
External I2C/SMBus adapters     → USB/并口等外置适配器
Other bus drivers               → tunnel, legacy, virtio ...

3. 在 I2C 架构中的位置

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                 i2c-core (i2c_transfer)
                         │
                         ▼
           adapter->algo->master_xfer()
                         │
     ┌───────────────────┼───────────────────┐
     │                   │                   │
busses/i2c-rk3x.c   busses/i2c-gpio.c   busses/i2c-designware-*.c
(硬件 IP)            + algos/bit         (Synopsys DW IP)
     │                   │
     ▼                   ▼
MMIO + IRQ + DMA      GPIO 模拟 SDA/SCL

与 algos/ 的分工：

类型 示例 master_xfer 实现位置
硬件控制器 i2c-rk3x, i2c-imx, i2c-designware busses 内直接实现
GPIO/并口 i2c-gpio, i2c-parport algos/i2c-algo-bit + bus 提供 GPIO 回调

4. 主机控制器驱动通用模式

几乎所有 busses/*.c 遵循同一模板：

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platform_driver / pci_driver probe
  → 解析 DT/ACPI，获取 bus number (alias)
  → devm_ioremap, clk_prepare, reset, pinctrl
  → 填充 i2c_adapter + i2c_algorithm
  → i2c_parse_fw_timings() 解析 clock-frequency
  → i2c_add_numbered_adapter() 或 i2c_add_adapter()
  → of_i2c_register_devices() [core 自动扫描子节点]
remove
  → i2c_del_adapter()

关键结构：

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struct i2c_adapter {
    struct i2c_algorithm *algo;   /* master_xfer, functionality */
    void *algo_data;              /* 驱动私有数据 */
    int nr;                       /* 总线号 → /dev/i2c-N */
    ...
};

5. 驱动分类总表（按平台/用途）

5.1 PC / 服务器（PCI SMBus）

Kconfig 源文件 功能
I2C_I801 i2c-i801.c Intel 南桥/ PCH SMBus（ICH 系列）
I2C_PIIX4 i2c-piix4.c Intel PIIX4 及兼容芯片组
I2C_AMD756 i2c-amd756.c AMD/nForce SMBus
I2C_AMD8111 i2c-amd8111.c AMD 8111 第二 SMBus
I2C_ISMT i2c-ismt.c Intel iSMT SMBus
I2C_ALI1535/1563/15X3 i2c-ali*.c Acer Labs 芯片组
I2C_VIA/VIAPRO i2c-via*.c VIA 芯片组
I2C_NFORCE2 i2c-nforce2.c nForce SMBus
I2C_NVIDIA_GPU i2c-nvidia-gpu.c NVIDIA GPU 上 SMBus
I2C_THUNDERX i2c-thunderx-pcidrv.c + core Cavium ThunderX
I2C_MLXBF i2c-mlxbf.c Mellanox BlueField

5.2 Synopsys DesignWare（广泛使用的 IP）

Kconfig 源文件 功能
I2C_DESIGNWARE_CORE i2c-designware-common.c, master.c, slave.c DW I2C 核心
I2C_DESIGNWARE_PLATFORM i2c-designware-platdrv.c 平台设备绑定
I2C_DESIGNWARE_PCI i2c-designware-pcidrv.c PCI 绑定
I2C_DESIGNWARE_BAYTRAIL i2c-designware-baytrail.c BayTrail PMIC 总线仲裁
I2C_DESIGNWARE_AMDPSP i2c-designware-amdpsp.c AMD PSP 共享总线

特点：regmap 访问、DW_IC_* 寄存器、支持 Standard/Fast/Fast+ 时序计算、FIFO、可选 slave。

注意： RK3588 不使用 DesignWare I2C，而使用 Rockchip 自研/定制的 rk3x 控制器。

5.3 ARM SoC 厂商（嵌入式主力）

厂商/系列 Kconfig 示例 源文件
Rockchip I2C_RK3X i2c-rk3x.c
NXP i.MX I2C_IMX, I2C_IMX_LPI2C i2c-imx.c, i2c-imx-lpi2c.c
Samsung I2C_EXYNOS5, I2C_S3C2410 i2c-exynos5.c, i2c-s3c2410.c
Qualcomm I2C_QUP, I2C_QCOM_GENI, I2C_QCOM_CCI i2c-qup.c, i2c-qcom-geni.c, i2c-qcom-cci.c
Broadcom I2C_BCM2835, I2C_BCM_IPROC i2c-bcm2835.c, i2c-bcm-iproc.c
TI I2C_OMAP, I2C_DAVINCI i2c-omap.c, i2c-davinci.c
NVIDIA Tegra I2C_TEGRA, I2C_TEGRA_BPMP i2c-tegra.c, i2c-tegra-bpmp.c
STMicro I2C_STM32F4/F7 i2c-stm32*.c
Atmel/Microchip I2C_AT91 i2c-at91-*.c
Renesas I2C_RCAR, I2C_RIIC, I2C_SH_MOBILE i2c-rcar.c, i2c-riic.c, i2c-sh_mobile.c
Allwinner I2C_SUN6I_P2WI i2c-sun6i-p2wi.c
Amlogic I2C_MESON i2c-meson.c
MediaTek I2C_MT65XX, I2C_MT7621 i2c-mt65xx.c, i2c-mt7621.c
HiSilicon I2C_HISI, I2C_HIX5HD2 i2c-hisi.c, i2c-hix5hd2.c
Spreadtrum I2C_SPRD i2c-sprd.c
Marvell I2C_MV64XXX i2c-mv64xxx.c
Xilinx I2C_XILINX i2c-xiic.c
Cadence I2C_CADENCE i2c-cadence.c
Aspeed BMC I2C_ASPEED i2c-aspeed.c

5.4 GPIO / 算法依赖型

Kconfig 源文件 功能
I2C_GPIO i2c-gpio.c 2 线 GPIO + i2c-algo-bit
I2C_OCORES i2c-ocores.c OpenCores I2C IP
I2C_PARPORT i2c-parport.c 并口 + algo-bit
I2C_PCA_PLATFORM i2c-pca-platform.c PCA9564 桥 + i2c-algo-pca
I2C_SIMTEC i2c-simtec.c Simtec 板 + algo-bit

5.5 外置 / USB / 虚拟

Kconfig 源文件 功能
I2C_TINY_USB i2c-tiny-usb.c USB I2C 适配器
I2C_DLN2 i2c-dln2.c Delock USB
I2C_VIRTIO i2c-virtio.c 虚拟化 I2C
I2C_CROS_EC_TUNNEL i2c-cros-ec-tunnel.c Chrome EC 隧道
I2C_SCMI i2c-scmi.c ACPI SCMI 代理 I2C

5.6 特殊 / Legacy

源文件 功能
i2c-cros-ec-tunnel.c 经 EC 访问 I2C
i2c-opal.c PowerPC OPAL 固件 I2C
i2c-fsi.c IBM FSI 总线
i2c-elektor.c, i2c-icy.c PCF8584 + algo-pcf
scx200_acb.c SCx200 访问总线

6. RK3588 核心驱动：i2c-rk3x.c 详细分析

6.1 配置与启用

arch/arm64/configs/rockchip_linux_defconfig：

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CONFIG_I2C_CHARDEV=y
CONFIG_I2C_RK3X=y

模块名：i2c-rk3x（built-in 或 module）。

6.2 设备树绑定

rk3588s.dtsi 示例（共约 8 路 I2C 控制器）：

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i2c0: i2c@fd880000 {
    compatible = "rockchip,rk3588-i2c", "rockchip,rk3399-i2c";
    reg = <0x0 0xfd880000 0x0 0x1000>;
    clocks = <&cru CLK_I2C0>, <&cru PCLK_I2C0>;
    clock-names = "i2c", "pclk";
    interrupts = <GIC_SPI 317 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    resets = <&cru SRST_I2C0>, <&cru SRST_P_I2C0>;
    reset-names = "i2c", "apb";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    status = "disabled";
};

要点：

  • 主 compatible：rockchip,rk3588-i2c（DT 标识 SoC）；
  • 回退 compatible：rockchip,rk3399-i2c（驱动 of_match 已注册，使用 rk3399_soc_data）；
  • 双时钟：i2c（功能时钟）+ pclk（APB）；
  • 板级 dts 设置 status = "okay"、clock-frequency = <400000> 等。

6.3 寄存器地图（摘要）

偏移 名称 功能
0x00 REG_CON 使能、模式(TX/RX/REGISTER_TX)、START/STOP、时序 tuning
0x04 REG_CLKDIV SCL 分频（div_low/div_high）
0x08/0x0c MRXADDR/MRXRADDR 组合写读（寄存器地址预置）
0x10/0x14 MTXCNT/MRXCNT 发送/接收字节数
0x18/0x1c IEN/IPD 中断使能/挂起
0x100/0x200 TX/RX buffer FIFO 数据区
0x80+ DMA_* DMA 配置（部分 SoC）
0x228 REG_CON1 Auto-Stop（IP v5+）

6.4 传输路径

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rk3x_i2c_xfer()
  → rk3x_i2c_xfer_common(polling=false)
       clk_enable(clk/pclk)
       for each msg group:
         rk3x_i2c_setup()          // 组合写读优化
         rk3x_i2c_start()
           ├─ len≥阈值: rk3x_i2c_start_dma()
           └─ 否则: rk3x_i2c_start_fifo()
         wait_event_timeout(busy)
         rk3x_i2c_complete_dma() [若 DMA]
       rk3x_i2c_disable()
       clk_disable()

中断状态机：

状态 处理函数
STATE_WRITE rk3x_i2c_handle_write() — MBTF，填 TX buffer
STATE_READ rk3x_i2c_handle_read() — MBRF，读 RX buffer
STATE_STOP rk3x_i2c_handle_stop() — 唤醒等待线程

硬件限制：单次 FIFO 读写最多 32 字节；更长数据分段或走 DMA。

6.5 组合写读（REGISTER_TX）

当 num>=2 且第一条为短写、第二条为读时：

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/* rk3x_i2c_setup() */
if (num >= 2 && msgs[0].len < 4 && !(msgs[0].flags & I2C_M_RD)
    && (msgs[1].flags & I2C_M_RD))
    mode = REG_CON_MOD_REGISTER_TX;  /* 硬件一次完成 写寄存器地址+读数据 */

等效于 SMBus 风格的 register read，减少 STOP/START 开销。

6.6 时序计算

两套 SOC 算法：

回调 适用 SoC 特点
rk3x_i2c_v0_calc_timings rk3066, rk3188, rk3228, rk3288 老分频模型
rk3x_i2c_v1_calc_timings rk3399, rv1108, rv1126, RK3588(经 rk3399) SDA/STA/STO tuning 字段

支持模式：Standard 100kHz、Fast 400kHz、Fast+ 1MHz（受 clock-frequency 与输入时钟约束）。

rk3x_i2c_clk_notifier_cb()：DVFS 改变 i2c 时钟时重新计算分频。

6.7 DMA 路径

  • 消息长度超过阈值（约 64/65 字节）时使用 dmaengine；
  • bounce buffer：rk3x_i2c_get_dma_safe_msg_buf()；
  • 完成后 rk3x_i2c_dma_irq_callback() 唤醒 xfer 线程；
  • rv1126b 等通过 soc_data->dma_control 管理 DMA 通道生命周期。

6.8 Auto-Stop（REG_CON1）

IP version ≥ 5（RK_I2C_VERSION5）时：

  • 短传输可由硬件自动发 STOP；
  • REG_CON1_AUTO_STOP、TRANSFER_AUTO_STOP、NACK_AUTO_STOP；
  • 减少 CPU 参与 STOP 阶段的中断次数。

6.9 特殊平台功能

功能 说明
GRF 切换 老 SoC 通过 rockchip,grf 切换 I2C 接口模式
Thunder Boot rockchip,amp-shared + CONFIG_ROCKCHIP_THUNDER_BOOT_SERVICE 延迟使能 IRQ
Restart 通知 register_restart_handler 在 reboot 时完成进行中的传输
SCL Hold 恢复 超时且 REG_INT_SLV_HDSCL 时复位控制器
Repeated START 硬件无真 REPSTART，通过复位 CON 状态 + 普通 START 模拟

6.10 i2c_algorithm 能力

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static u32 rk3x_i2c_func(struct i2c_adapter *adap)
{
    return I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_SMBUS_EMUL |
           I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING | I2C_FUNC_NOSTART;
}
  • master_xfer：中断模式；
  • master_xfer_atomic：polling 模式（关 IRQ 轮询 rk3x_i2c_irq）；
  • 无原生 smbus_xfer，SMBus 由 core 模拟。

6.11 支持的 of_device_id

compatible soc_data
rockchip,rk3066-i2c v0
rockchip,rk3188-i2c v0
rockchip,rk3228-i2c v0
rockchip,rk3288-i2c v0
rockchip,rk3399-i2c v1（RK3588 回退）
rockchip,rv1108-i2c v1
rockchip,rv1126-i2c v1
rockchip,rv1126b-i2c v1 + DMA

无独立 rockchip,rk3588-i2c 表项——依赖 DT 字符串列表中的 fallback。

6.12 PM

rk3x_i2c_suspend_noirq / resume_noirq：标记 suspended，resume 时 rk3x_i2c_adapt_div() 恢复时序。

7. 其他与 RK 生态相关的 bus 驱动

驱动 RK3588 是否使用 说明
i2c-rk3x.c 是 主 I2C
i2c-gpio.c 可选 扩展 GPIO I2C，需 CONFIG_I2C_GPIO + algo-bit
i2c-designware-* 否 其他平台 DW IP
i2c-dwc3 等 否 在 drivers/usb/dwc3，非本目录

8. 代表性非 RK 驱动简述（便于对比学习）

8.1 i2c-imx.c — NXP i.MX

  • 支持 IMX 各代 I2C 控制器；
  • DMA、PM runtime、多 bus；
  • 与 rk3x 类似为 平台专用 IP，非 DesignWare。

8.2 i2c-qcom-geni.c — 高通 GENI

  • 新一代统一串行引擎中的 I2C 模式；
  • 与旧 i2c-qup.c 并存。

8.3 i2c-gpio.c — GPIO 模拟

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bit_data.setsda = i2c_gpio_setsda_val;
bit_data.setscl = i2c_gpio_setscl_val;
bit_data.getsda = i2c_gpio_getsda;
bit_data.getscl = i2c_gpio_getscl;
i2c_bit_add_numbered_bus(adap);

DT：compatible = "i2c-gpio"，gpios = <&gpio SDA>, <&gpio SCL>。

8.4 i2c-tegra.c — NVIDIA

  • Tegra SoC 专用 I2C，支持 DMA、时钟门控；
  • 结构复杂度与 rk3x 同级。

9. 与 Client 驱动及 DT 的关系

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busses/i2c-rk3x 注册 i2c-2
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core: of_i2c_register_devices()
    │
    ├── pmic@20      → MFD/PMIC 驱动
    ├── codec@11     → ASoC codec
    ├── touchscreen@14 → 输入驱动
    └── eeprom@50    → nvmem/eeprom

Client 驱动不在 busses/，分布在 drivers/hwmon、drivers/mfd、drivers/input 等目录。

10. 调试与排障（RK3588）

10.1 确认控制器

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ls /sys/bus/i2c/devices/
cat /sys/kernel/debug/pinctrl/*/pinmux-pins | grep i2c   # 引脚
dmesg | grep -i rk3x

10.2 用户态测试

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i2cdetect -y 2
i2cget -y 2 0x20 0x00

需 CONFIG_I2C_CHARDEV=y。

10.3 常见问题

现象 排查
无 i2c-N DT status、驱动 CONFIG_I2C_RK3X、clock/reset 失败
-ETIMEDOUT clock-frequency 过高、上拉不足、外设未就绪
-ENXIO (NACK) 从设备地址错误
SCL hold by slave 从设备拉低 SCL，检查硬件或降低速率
仅某路 I2C 异常 对比 pinctrl、assigned-clocks
DMA 错误 消息长度、dma channel 是否 probe 成功

10.4 内核调试

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CONFIG_I2C_DEBUG_BUS=y     → busses 驱动 DEBUG 日志
CONFIG_I2C_DEBUG_CORE=y    → core 日志
trace: i2c_transfer

11. 如何选择/启用驱动（维护者视角）

场景 操作
新 Rockchip SoC 复用 rk3x IP 在 rk3x_i2c_match[] 增加 compatible + soc_data
新板级外设 仅需在 DT 对应 &i2cN 下添加子节点
需要 GPIO I2C 使能 I2C_GPIO + I2C_ALGOBIT，添加 i2c-gpio 节点
端口复用冲突 检查 pinctrl 与 i2cN 的 pinctrl-0

12. 功能对照总表（本目录职责）

职责 由谁完成
硬件寄存器访问 busses/*.c
I2C 时序（START/STOP/字节） 控制器驱动或 algo-bit
i2c_adapter 注册 控制器驱动
设备枚举 i2c-core-of（非 busses）
传感器/PMIC 逻辑 client 驱动（非 busses）
总线拓扑扩展 i2c-mux + muxes（非 busses）

13. 结论

drivers/i2c/busses 目录是 各平台 I2C 主机硬件驱动的仓库：

  • 约 128 个可配置驱动，覆盖 x86、ARM、MIPS、USB 虚拟等；
  • 按 Makefile 分为 PC、嵌入式、外置等类别；
  • RK3588 仅依赖 i2c-rk3x.c，通过 DT rockchip,rk3588-i2c + fallback rk3399-i2c 绑定；
  • 驱动实现完整 FIFO/DMA/组合写读/时钟 notifier/Auto-Stop 等机制；
  • 与 algos/（GPIO 模拟）、muxes/（拓扑）、i2c-core（框架）分层清晰。

阅读 RK3588 I2C 问题应 优先深入 i2c-rk3x.c，再结合板级 DTS 与具体 client 驱动。

14. 推荐阅读顺序

  1. busses/i2c-rk3x.c — RK3588 主路径
  2. arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588s.dtsi — 控制器节点
  3. busses/Kconfig + Makefile — 全局索引
  4. i2c-core-base.c — i2c_transfer 如何调用 master_xfer
  5. （对比）i2c-designware-master.c — 另一主流 IP 实现风格
  6. （可选）busses/i2c-gpio.c — GPIO 扩展总线

15. 相关文档

文档版本：基于 rk3588/kernel-6.1 源码树 drivers/i2c/busses 分析。

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