3. I2C设备地址与寻址：7位地址与10位地址格式、广播地址、保留地址、设备地址分配规则

I2C总线采用地址-响应机制实现多设备通信。每个从设备拥有唯一地址，主设备通过地址选择通信对象。本章深入解析I2C地址格式、特殊地址及分配规则，帮助你在驱动开发中正确配置设备地址。

3.1 7位地址格式

标准I2C总线使用7位地址，地址范围0x00~0x7F（共128个）。主设备在起始条件后发送7位地址+读写位（共8位），从设备匹配地址后应答ACK。

3.2 10位地址格式

为扩展地址空间，I2C规范定义了10位地址。主设备通过特殊序列发送10位地址：前5位固定为11110，后跟高2位地址+读写位，再发送低8位地址。

3.3 广播地址与保留地址

I2C规范保留部分地址用于特殊功能，驱动开发中需避免将这些地址分配给普通设备。

3.4 设备地址分配规则

实际项目中，设备地址分配需遵循以下原则：

1. 唯一性：同一条I2C总线上每个从设备地址必须唯一，不能冲突。
2. 硬件可配置：多数I2C芯片通过引脚（如A0、A1、A2）设置地址，驱动需读取硬件配置。
3. 地址范围合规：避开保留地址（0x00~0x07、0x78~0x7F），使用0x08~0x77范围内的地址。
4. Linux内核注册：通过i2c_board_info或设备树reg属性指定地址。

3.5 Linux内核中的地址配置

在Linux驱动中，设备地址通过以下方式配置：

// 设备树节点示例
&i2c1 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <100000>;

    temperature_sensor: tmp102@48 {
        compatible = "ti,tmp102";
        reg = <0x48>;  // 7位地址0x48
    };

    eeprom: at24c02@50 {
        compatible = "atmel,24c02";
        reg = <0x50>;  // 7位地址0x50
        pagesize = <8>;
    };
};

static struct i2c_board_info i2c_devs[] = {
    {
        I2C_BOARD_INFO("tmp102", 0x48),
        .platform_data = &tmp102_pdata,
    },
    {
        I2C_BOARD_INFO("at24c02", 0x50),
        .platform_data = &eeprom_pdata,
    },
};

3.6 地址冲突检测与调试

开发中常遇到地址冲突问题，可通过以下方法排查：

3.7 地址格式转换实战

在驱动代码中，经常需要在7位地址和8位地址之间转换：

// 7位地址与8位地址转换示例
#include <linux/i2c.h>

// 假设硬件手册给出8位地址0xD0（写地址）
#define DEVICE_ADDR_8BIT_WRITE  0xD0
#define DEVICE_ADDR_8BIT_READ   0xD1

// 转换为7位地址（右移1位）
#define DEVICE_ADDR_7BIT        (DEVICE_ADDR_8BIT_WRITE >> 1)

// 在驱动中配置client->addr
static int my_probe(struct i2c_client *client)
{
    // client->addr 已经是7位地址
    dev_info(&client->dev, "Device address: 0x%02x\n", client->addr);
    
    // 手动构造8位地址用于调试
    u8 write_addr = (client->addr << 1) & 0xFE;  // 写地址
    u8 read_addr  = write_addr | 0x01;            // 读地址
    
    return 0;
}