linux之I2C裸机驱动解析（转）

1      硬件特性

1.1 概述

I2C总线是由Philips公司开发的两线式串行总线，这两根线为时钟线(SCL)和双向数据线(SDA)。由于I2C总线仅需要两根线，因此在电路板上占用的空间更少，带来的问题是带宽较窄。I2C在标准模式下传输速率最高100Kb/s，在快速模式下最高可达400kb/s。属于半双工。

在嵌入式系统中，I2C应用非常广泛，大多数微控制器中集成了I2C总线，一般用于和RTC，EEPROM，智能电池电路，传感器，LCD以及其他类似设备之间的通信。

1.2 I2C总线传输时序

 

1.3 I2C总线的信号状态

1、  空闲状态：SDA和SCL都是高电平；

2、  开始条件(S)：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传输数据；

3、  结束条件(P)：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传输数据；

4、  数据有效：在SCL的高电平期间，SDA保持稳定，数据有效。SDA的改变只能发生在SCL的低电平期间；

5、  ACK信号：数据传输的过程中，接收器件每接收一个字节数据要产生一个ACK信号，向发送器件发出特定的低电平脉冲，表示已经收到数据。

1.4 从设备地址

I2C总线从设备使用7位地址，最后一个为读写控制位。下图是eeprom的原理图，我们可以计算出它的地址为0x50。

 

1.5 I2C读写方式

多字节写的时序

多字节读的时序

具体可参考datasheet

附：ok6410裸机I2C代码。

#define INTPND (*(volatile unsigned long*)0x4a000010)
#define SRCPND (*(volatile unsigned long*)0x4a000000)
#define INTMSK (*(volatile unsigned long*)0x4a000008)
#define GPECON (*(volatile unsigned long*)0x56000040)
#define GPEUP  (*(volatile unsigned long*)0x56000048)

#define IICCON    (*(volatile unsigned char*)0x54000000)
#define IICSTAT   (*(volatile unsigned char*)0x54000004)
#define IICDS     (*(volatile unsigned char*)0x5400000C)

#define SLAVE_WRITE_ADD 0xa0  /* 写入数据时；方向位（第0位）为0 */
#define SLAVE_READ_ADD 0xa1   /* 读取数据时；方向位（第0位）为1 */


void delay(int i)
{
   int j = 0;
   while (i--)    
   {
       for (j=0;j<100;j++)
       {    
           ;
       }  
   }    
}


void i2c_init()
{
    //1.a 初始化中断
    INTPND |= (1<<27);
    SRCPND |= (1<<27);  
    INTMSK &= ~(1<<27);
     
    IICCON |= (1<<5); 
    
    //1.b 设置scl时钟
    IICCON &= ~(1<<6);
    IICCON &= ~(0xf<<0);
    IICCON |= (0x5<<0);
    
    //2. 设置IICSTAT    
    IICCON |= (1<<4);
    
    //3.设置引脚功能
    GPECON |= (0x2<<28)|(0x2<<30);
    GPEUP |= (0x3<<14);
    
    //4.允许产生ACK
    IICCON |= (1<<7);
}


void write_byte(unsigned char xchar, unsigned char daddr)  
{
    /* 写入数据时，每发送一个数据收到一个ACK就产生一次中断
     * 写入下次发送的数据之后要清除中断                      */

    //1. 设置处理器为主设备+发送模式
    IICSTAT |= (3<<6);
    
    //2. 将从设备的地址写入到IICDS寄存器
    IICDS = SLAVE_WRITE_ADD;

    //清除中断
    IICCON &= ~(1<<4);
    
    //3. 写入0xF0写入IICSTAT M/T Start
    IICSTAT = 0xF0;
    
    //4. 等待ACK的产生
    while ((IICCON & (1<<4)) == 0 )
        delay(100);
    
    //5.1写入字节的地址到IICDS寄存器
    IICDS = daddr;


    //5.2清除中断
     IICCON &= ~(1<<4);   

    //5.3等待ACK的产生
    while ((IICCON & (1<<4)) == 0 )
        delay(100);
    
    //6. 将要传输的字节数据写入IICDS寄存器
    IICDS = xchar;

    //7. 清除中断
    IICCON &= ~(1<<4);  
    
    //8. 等待ACk的产生
    while ((IICCON & (1<<4)) == 0 )
        delay(100);
    
    //9. 写入0xD0到IICSTAT
    IICSTAT = 0xD0;
    
    //10. 清除中断    
    IICCON &= ~(1<<4);    
    
    delay(100);
}

void read_data(unsigned char *buf, unsigned char daddr, int length) /* 结合eeprom手册 */
{
    /* 每接收一个数据产生一个中断 */

    int j =0;
    unsigned char unusedata;
    
    //1. 设置处理器为主设备+发送模式
    IICSTAT |= (3<<6);
    
    //2. 将从设备的地址写入到IICDS寄存器
    IICDS = SLAVE_WRITE_ADD;

    //清除中断
    IICCON &= ~(1<<4);
    
    //3. 写入0xF0写入IICSTAT M/T-Start
    IICSTAT = 0xF0;
    
    //4. 等待ACK的产生
    while ((IICCON & (1<<4)) == 0 )
        delay(100);
    
    //5.1写入eeprom内部地址
    IICDS = daddr;


    //5.2清除中断
     IICCON &= ~(1<<4);   

    //5.3等待ACK的产生
    while ((IICCON & (1<<4)) == 0 )
        delay(100);

    /**************eeprom代码**************/
    /**************************************/
    /***************i2c代码****************/

    //设置为主设备接收模式
    IICSTAT &= ~(3<<6);
    IICSTAT |= (2<<6);
    
    
    //2.写入从设备地址到IICDS  /* 从设备地址成功发送之后产生中断，故要清除中断 */
    IICDS = SLAVE_READ_ADD;
    //清除中断
    IICCON &= ~(1<<4);
    
    
    //3.写入0xB0到IICSTAT开始接收，每接收道一个数据就产生一个中断
    IICSTAT = 0xb0;

    //等待中断
    while ((IICCON & (1<<4)) == 0 )
        delay(100);
        
#if 0   
    /***写入设备内部地址***/
    IICDS = daddr;
    IICCON &= ~(1 << 4);
    while((IICCON & (1 << 4)) == 0)
    {
        delay(100);
    }    
#endif 
    
    //***丢掉收到的第1个字节  第一个数据无效 丢弃！
    unusedata = IICDS;
    IICCON &= ~(1<<4);
    while ((IICCON & (1<<4)) == 0 )
            delay(100);
    


    for(j=0;j<length;j++)
    {
        if(j == (length - 1))
        {
           IICCON &= ~(1<<7);         
        }
   
    //5.1 从IICDS里取出数据
        buf[j]=IICDS;
    
    //5.2 清除中断
        IICCON &= ~(1<<4);
    
    //4.等待中断
        while ((IICCON & (1<<4)) == 0 )
            delay(100);
    }
        
        
    //写入0x90到IICSTAT
    IICSTAT = 0x90;
    
 
    // 清除中断
    IICCON &= ~(1<<4);
}

void i2c_test()
{
    int i=0;
    unsigned char sbuf[256]={0};
    unsigned char dbuf[256]={0};    
    
    i2c_init();
    
    for(i=0;i<256;i++)
    {
        sbuf[i] = i+1;
        dbuf[i] = 0;
    }
    
    printf("dbuf befor I2C read:
");   
    for(i =0; i<256;i++)
    {
       if(i%8==0)
           printf("
");  /*  */
           
       printf("%d	",dbuf[i]);    /*t-空格 */
    }    
     
    for(i=0;i<256;i++)
        write_byte(sbuf[i],i);
        
    printf("i2c reading, plese wait!

");
    
    read_data(dbuf,0,256);
    
    printf("dbuf after I2C read:
");
    
    for(i =0; i<256;i++)
    {
       if(i%8==0)
           printf("
");
           
       printf("%d	",dbuf[i]);    
    }    
}