I2C通信的基本需求

在嵌入式Linux开发中，I2C总线通信是常见需求。特别是当我们需要与具有复杂通信协议的I2C从设备交互时，简单的read/write操作可能不够用。这种情况下，我们需要使用i2c_transfer()函数配合i2c_msg结构体数组来实现更灵活的总线操作。

用户空间与内核空间的桥梁

虽然i2c_transfer()是内核函数，但我们有几种方法可以从用户空间调用它：

// 示例：通过I2C设备文件操作
#include <linux/i2c-dev.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <sys/ioctl.h>

int i2c_transfer_wrapper(int fd, struct i2c_msg *msgs, int num) {
    struct i2c_rdwr_ioctl_data data = {
        .msgs = msgs,
        .nmsgs = num
    };
    return ioctl(fd, I2C_RDWR, &data);
}

获取I2C设备实例的实践方法

对于/dev/i2c-1这样的设备，我们可以通过以下步骤操作：

1. 打开设备文件
2. 设置从设备地址
3. 准备i2c_msg结构体
4. 通过ioctl调用传输

// 完整示例代码
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

#define I2C_DEV "/dev/i2c-1"
#define SLAVE_ADDR 0x6c

int main() {
    int fd = open(I2C_DEV, O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open I2C device");
        return -1;
    }
    
    if (ioctl(fd, I2C_SLAVE, SLAVE_ADDR) < 0) {
        perror("Failed to set slave address");
        close(fd);
        return -1;
    }
    
    // 准备写后读操作
    uint8_t reg = 0x00; // 寄存器地址
    uint8_t buf[2];
    struct i2c_msg msgs[2] = {
        {SLAVE_ADDR, 0, 1, ®}, // 写寄存器地址
        {SLAVE_ADDR, I2C_M_RD, 1, buf} // 读数据
    };
    
    if (i2c_transfer_wrapper(fd, msgs, 2) < 0) {
        perror("I2C transfer failed");
    }
    
    close(fd);
    return 0;
}

高级应用场景

对于需要多次连续操作的情况，可以扩展i2c_msg数组：

// 多段操作示例
struct i2c_msg complex_msgs[4] = {
    {SLAVE_ADDR, 0, 2, {0x10, 0x20}}, // 写两个字节
    {SLAVE_ADDR, I2C_M_RD, 4, buffer1}, // 读4个字节
    {SLAVE_ADDR, 0, 1, ®_addr}, // 写寄存器地址
    {SLAVE_ADDR, I2C_M_RD, 8, buffer2} // 读8个字节
};

性能优化建议

1. 批量操作：尽量将多个操作合并到一个i2c_transfer调用中
2. 缓存复用：重用i2c_msg结构体和缓冲区
3. 错误处理：检查每次ioctl调用的返回值

常见问题排查

1. 权限问题：确保用户有访问/dev/i2c-*的权限
2. 地址冲突：确认从设备地址正确且无冲突
3. 时序问题：复杂操作时可能需要添加延迟