開發(fā)板：mini2440

內(nèi)核  ：linux2.6.32.2

參考  ：韋東山畢業(yè)班I2C視頻教程

1、i2c協(xié)議簡要分析

    i2c中線是一種由 PHILIPS 公司開發(fā)的串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備，它具有以下特點。

        1、只有兩條總線線路：一條串行數(shù)據(jù)線SDA,一條串行時鐘線SCL。

        2、每個連接到總線的器件都可以使用軟件根據(jù)它的唯一的地址來確定。

        3、傳輸數(shù)據(jù)的設備之間是簡單的主從關系。

        4、主機可以用作主機發(fā)送器或者主機接收器。

        5、它是一個真正的多主機總線，兩個或多個主機同時發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸時，可以通過沖突檢測和仲裁來防止數(shù)據(jù)被破壞。

        6、串行的8位雙向傳輸，位速在標準模式下可達 100kbit/s,在快速模式下可達400kbit/s，在高速模式下可待3.4Mbit/s。

        7、片上的濾波器可以增加抗干擾能力，保證數(shù)據(jù)的完整性。

        8、連接到同一總線上的IC數(shù)量只受到總線的最大電容400Pf的限制。

如上圖所示，啟動一個傳輸時，主機先發(fā)送一個S信號，然后發(fā)送8位數(shù)據(jù)。這8位數(shù)據(jù)的前7位為從機地址，第八位表示傳輸?shù)姆较颍?表示寫，1表示讀），如果有數(shù)據(jù)則繼續(xù)發(fā)送，最后發(fā)出P信號停止。

信號類型：

    注意：正常數(shù)據(jù)傳輸時，SDA 在 SCL 為低電平時改變，在 SCL 為高電平時保持穩(wěn)定。

    開始信號 S 信號：

        SCL 為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。

    結束信號 P 信號：

        SCL 為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結束傳送數(shù)據(jù)。

    響應信號 ACK：

        接收器在接收到8位數(shù)據(jù)后，在第9個時鐘周期，拉低 SDA 電平

    注意：在第9個時鐘周期，發(fā)送器保持SDA為高，如果有ACK，那么第9個時鐘周期SDA為低電平，如果沒有為高電平，發(fā)送器根據(jù)電平高低分辨是否有ACK信號。

          如果使能了IIC中斷，發(fā)送完8bit數(shù)據(jù)后，主機自動進入中斷處理函數(shù)，此時SCL被發(fā)送器拉低，讓接收器被迫等待。恢復傳輸只需要清除中斷掛起。

2、 s3c2440 讀寫流程

    1、設置傳輸模式 IICSTAT[7-6]，我們做實驗與AT24C08通信時，2440作為主機，因此只用到主機發(fā)模式和主機收模式。

    2、寫入從機地址到 IICDS[7-1]，此時IICDS[7-1]位表示從機地址，第0位不關心。如 AT24C08 為 0xA0(最低位寫0了，發(fā)送到數(shù)據(jù)線上的7位地址的后邊以為才表示收發(fā)，這里雖然寫0但并不是根據(jù)這里的0來真正發(fā)送的)。

    3、寫 0xF0(寫) 或 0xB0(讀)到 IICSTAT 寄存器, 高兩位表示 傳輸模式前邊設置過了，設置IICSTT[5-4] 為 11,使能傳輸，發(fā)送S信號。

    4、IIC控制器自動將第2步中設置的 IICDS[7-1] 再根據(jù) 傳輸模式 補充 IICDS[0]位，發(fā)送出去。

    5、進入第9個時鐘周期，此時，從機決定是否發(fā)出ACK信號，主機進入中斷，判斷是否收到ACK信號，以及是否繼續(xù)傳輸。

    繼續(xù)發(fā)送：

        1、將數(shù)據(jù)寫入 IICDS 

        2、清除中斷掛起，SCL時鐘恢復，IICDS的數(shù)據(jù)被自動發(fā)送到 SDA 線上，回到第5步。

    停止發(fā)送：

        1、寫 0xD0(寫) 和 0x90(讀) 到 IICATAT ，IICATAT[7-6]還是表示的傳輸模式，IICATAT[5-4] == 0 1，發(fā)送停止信號

        2、清除中斷掛起，SCL時鐘恢復，發(fā)出停止信號

        3、延時，等待停止信號發(fā)出

3、 AT24C08 讀寫分析

    1、寫過程

    寫過程與2440芯片的里的寫流程相一致，按照流程寫就OK

    2、讀過程

    讀過程是由2440芯片里的一個寫流程加一個讀流程組合而成，其中寫流程結束沒有發(fā)出P信號，而是直接發(fā)出了S信號開始讀流程，也就是我為什么加了一道紅線的原因。

附上一份簡單的裸機程序，僅供參考：基于MINI2440

#include

#include "s3c2440.h"

void Delay(int time);

#define WRDATA      (1)

#define RDDATA      (2)

typedef struct tI2C {

    unsigned char *pData;   /* 數(shù)據(jù)緩沖區(qū) */

    volatile int DataCount; /* 等待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度 */

    volatile int Status;    /* 狀態(tài) */

    volatile int Mode;      /* 模式：讀/寫 */

    volatile int Pt;        /* pData中待傳輸數(shù)據(jù)的位置 */

}tS3C24xx_I2C, *ptS3C24xx_I2C;

static tS3C24xx_I2C g_tS3C24xx_I2C;

/*

 * I2C初始化

 */

void i2c_init(void)

{

    GPEUP  |= 0xc000;       // 禁止內(nèi)部上拉

/*

 * AT24C08 兩根線 I2CSCL I2CSDA 與 2440芯片相連

 *  配置2440 GPECON GPE15 GPE14引腳為I2C功能

 */

    GPECON |= 0xa0000000;   // 選擇引腳功能：GPE15:IICSDA, GPE14:IICSCL

/* 開INT_IIC中斷 */

    //INTMSK &= ~(BIT_IIC);

    /* bit[7] = 1, 使能ACK

     * bit[6] = 0, IICCLK = PCLK/16

     * bit[5] = 1, 使能中斷

     * bit[3:0] = 0xf, Tx clock = IICCLK/16

     * PCLK = 50MHz, IICCLK = 3.125MHz, Tx Clock = 0.195MHz

     */

    IICCON = (1<<7) | (0<<6) | (1<<5) | (0xf);  // 0xaf

    //IICADD  = 0x10;     // S3C24xx slave address = [7:1]

    IICSTAT = 0x10;     // I2C串行輸出使能(Rx/Tx)

}

void I_Write(unsigned int slvaddr, unsigned char addr, unsigned char data)  

{  

    unsigned int ack;  

// 寫從地址

IICSTAT |= 0x1<<6;//主機寫模式   

    IICSTAT |= 0x1<<7;  

    IICDS = slvaddr;//0xa0;  //write slave address to IICDS   

    IICCON&=~0x10; //clear pending bit   

    IICSTAT = 0xf0;  //(M/T start)   

    while((IICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   

    // 寫寄存器地址    

    IICDS = addr;  

    IICCON&=~0x10; //clear pending bit   

    while((IICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   

// 寫數(shù)據(jù)

    IICDS = data;  

    IICCON&=~0x10; //clear pending bit   

    while((IICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   

// 發(fā)出停止信號

    IICSTAT = 0xD0; //write (M/T stop to IICSTAT)   

    IICCON&=~0x10; //clear pending bit   

    while((IICSTAT & 1<<5) == 1);  

}  

unsigned char I_Read(unsigned int slvaddr, unsigned char addr)  

{  

    unsigned char data  = 1;  

    int ack;  

// 寫從地址

IICSTAT |= 0x1<<6;//主機寫模式   

    IICSTAT |= 0x1<<7;  

slvaddr = 0xA0;    

    IICDS = slvaddr;//0xa0;  //write slave address to IICDS   

    IICCON&=~0x10; //clear pending bit   

    IICSTAT = 0xf0;  //(M/T start)   

    while((IICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   

    // 寫寄存器地址

    IICDS = addr;  

    IICCON&=~0x10; //clear pending bit   

    while((IICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   

    // 寫從地址(讀模式)

    slvaddr = 0xA1;

    IICSTAT &= ~(0x1<<6);//主機接受模式  

    IICSTAT |= 0x1<<7;  

    IICDS = slvaddr;  

    IICCON&=~0x10; //clear pending bit   

    IICSTAT = 0xb0;  //(M/R Start)   

    while((IICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//uart_SendByte('o');//ack period and then interrupt is pending::   

// 讀數(shù)據(jù)

    data = IICDS;  

    //IICCON&=~0x10; //clear pending bit

IICCON = 0x2f; //清掛起狀態(tài)，并設置無應答

    while((IICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   

    data = IICDS;  

//IICCON&=~0x10; //clear pending bit   

IICCON = 0x2f; //清掛起狀態(tài)，并設置無應答

    while((IICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   

    IICSTAT = 0x90;  

IICCON = 0xaf;

    //IICCON &= ~0x10; //clear pending bit   

    while((IICSTAT & 1<<5) == 1);  

    return data;  

} 

4、adapter驅(qū)動程序

    這里，我們主要分析驅(qū)動里的發(fā)送核心算法，至于注冊中斷，IO內(nèi)存映射，設置寄存器不在討論。

    static int xxx_i2c_xfer(struct i2c_adapter *adpap, struct i2c_msg *msg,int num)

    這個算法函數(shù)的作用就是將上層封裝好的一些i2c_msg 進行解析，將數(shù)據(jù)寫入寄存器，發(fā)送出去。在設備驅(qū)動層，我們使用了類似i2c_smbus_write_byte 等函數(shù)，類似的函數(shù)有很多，它們的作用就是封裝i2c_msg 結構(比如讀和寫的 msg 肯定不一樣，讀一個字節(jié)和讀多個字節(jié)也不一樣)，然后調(diào)用 i2c_smbus_xfer_emulated->i2c_transfer，最終調(diào)用到我們的xxx_i2c_xfer函數(shù)進行傳輸。通過分析i2c_smbus_xfer_emulated函數(shù)，我們可以了解i2c_msg是如何封裝的。下面，我們簡單分析一下，知道最上層想干什么，我們才能知道實現(xiàn)哪些底層的功能不是。

struct i2c_msg {

__u16 addr; //從機地址

__u16 flags;

__u16 len; // buf 里 有多少個字節(jié)

__u8 *buf; // 本 msg 含有的數(shù)據(jù)，可能是1個字節(jié)，可有可能是多個字節(jié)

};

    此函數(shù)，省略了很多內(nèi)容，舉例分析而已~，細節(jié)請看源碼

static s32 i2c_smbus_xfer_emulated(struct i2c_adapter * adapter, u16 addr,

                                   unsigned short flags,

                                   char read_write, u8 command, int size,

                                   union i2c_smbus_data * data)

{

unsigned char msgbuf0[I2C_SMBUS_BLOCK_MAX+3];

unsigned char msgbuf1[I2C_SMBUS_BLOCK_MAX+2];

int num = read_write == I2C_SMBUS_READ?2:1; // 寫操作兩個Msg 讀操作一個msg 這和我們前面分析AT24c08是一致的

struct i2c_msg msg[2] = { { addr, flags, 1, msgbuf0 },

                          { addr, flags | I2C_M_RD, 0, msgbuf1 }

                        };

msgbuf0[0] = command; // 從機地址右移1位得到的，比如AT24C08  為 0x50

switch(size) {

case I2C_SMBUS_BYTE_DATA: // 單字節(jié)讀寫

if (read_write == I2C_SMBUS_READ)

msg[1].len = 1;

/*

* 讀：

* msgbuf0[0] = command

*  msg[1].len = 1 ,數(shù)據(jù)會讀到 msgbuf0[1] 里

*/

else {

msg[0].len = 2;

msgbuf0[1] = data->byte;

/*

* 寫：

* msgbuf0[0] = command

* msgbuf0[1] = data->byte

*/

}

break;

}

status = i2c_transfer(adapter, msg, num);

}

    上面代碼跟我們分析AT24C08的時候如出一轍，對于一個寫操作，我們只需要一個2440的寫流程對應于這里的一個Msg，然而對于讀操作，我們需要2440的兩個流程，對應于這里的兩個Msg。那么，我們底層控制器驅(qū)動需要做的工作就是，取出所有的Msg，將每一個Msg里buf里的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，如果有下一個Msg, 那么再將下一個Msg里的buf發(fā)送完畢，最后發(fā)出P停止信號。還有一點，每發(fā)送一個Msg都要先發(fā)出S開始信號。

    在看adapter程序之前，我們先來簡單思考一下，發(fā)出S開始信號之后，可能有以下3中情況：

        1、當前msg.len == 0 ，如果有ACK直接發(fā)出stop信號。這種情況出現(xiàn)在，控制器枚舉設備的時候，因為它只發(fā)送S信號以及設備地址，不發(fā)送數(shù)據(jù)。

        2、根據(jù)msg->flags 為 I2C_M_RD 等信息判斷讀寫，msg->flags 最低位為1表示讀，最低位為0表示寫。

            #define I2C_M_TEN0x0010          /* this is a ten bit chip address */

            #define I2C_M_RD0x0001           /* read data, from slave to master */