I2C总线协议学习笔记 （转载）

1.I2C协议
   2条双向串行线，一条数据线SDA，一条时钟线SCL。
   SDA传输数据是大端传输，每次传输8bit，即一字节。
   支持多主控(multimastering)，任何时间点只能有一个主控。
   总线上每个设备都有自己的一个addr，共7个bit，广播地址全0.
   系统中可能有多个同种芯片，为此addr分为固定部分和可编程部份，细节视芯片而定，看datasheet。

1.1 I2C位传输
   数据传输：SCL为高电平时，SDA线若保持稳定，那么SDA上是在传输数据bit；
   若SDA发生跳变，则用来表示一个会话的开始或结束（后面讲）
   数据改变：SCL为低电平时，SDA线才能改变传输的bit

1.2 I2C开始和结束信号
   开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
   结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

1.3 I2C应答信号

Master每发送完8bit数据后等待Slave的ACK。
   即在第9个clock，若从IC发ACK，SDA会被拉低。
   若没有ACK，SDA会被置高，这会引起Master发生RESTART或STOP流程，如下所示：

1.4 I2C写流程
写寄存器的标准流程为：
1.    Master发起START
2.    Master发送I2C addr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK
3.    Slave发送ACK
4.    Master发送reg addr（8bit），等待ACK
5.    Slave发送ACK
6.    Master发送data（8bit），即要写入寄存器中的数据，等待ACK
7.    Slave发送ACK
8.    第6步和第7步可以重复多次，即顺序写多个寄存器
9.    Master发起STOP

写一个寄存器

写多个寄存器

1.5 I2C读流程

读寄存器的标准流程为：
1.    Master发送I2C addr（7bit）和w操作1（1bit），等待ACK
2.    Slave发送ACK
3.    Master发送reg addr（8bit），等待ACK
4.    Slave发送ACK
5.    Master发起START
6.    Master发送I2C addr（7bit）和r操作1（1bit），等待ACK
7.    Slave发送ACK
8.    Slave发送data（8bit），即寄存器里的值
9.    Master发送ACK
10.    第8步和第9步可以重复多次，即顺序读多个寄存器

读一个寄存器

读多个寄存器

2. PowerPC的I2C实现

Mpc8560的CCSR中控制I2C的寄存器共有6个。

2.1 I2CADR 地址寄存器

CPU也可以是I2C的Slave，CPU的I2C地址有 I2CADR指定

2.2 I2CFDR 频率设置寄存器

The serial bit clock frequency of SCL is equal to the CCB clock divided by the divider.
用来设置I2C总线频率

2.3 I2CCR 控制寄存器

MEN： Module Enable.    置1时，I2C模块使能
MIEN：Module Interrupt Enable. 置1时，I2C中断使能。
MSTA：Master/slave mode. 1 Master mode，0 Slave mode.
        当1->0时，CPU发起STOP信号
        当0->1时，CPU发起START信号
MTX：Transmit/receive mode select.0 Receive mode，1 Transmit mode
TXAK：Transfer acknowledge. 置1时，CPU在9th clock发送ACK拉低SDA
RSTA：Repeat START. 置1时，CPU发送REPEAT START
BCST：置1，CPU接收广播信息（信息的slave addr为7个0）

2.4 I2CSR 状态寄存器

MCF：0  Byte transfer is in process
     1  Byte transfer is completed

MAAS：当CPU作为Slave时，若I2CDR与会话中Slaveaddr匹配，此bit被置1

MBB：0 I2C bus idle  
     1 I2C bus busy

MAL：若置1，表示仲裁失败
BCSTM：若置1，表示接收到广播信息

SRW：When MAAS is set, SRW indicates the value of the R/W command bit of the calling address, which is sent from the master.
   0 Slave receive, master writing to slave
   1 Slave transmit, master reading from slave

MIF：Module interrupt. The MIF bit is set when an interrupt is pending, causing a processor interrupt request(provided I2CCR[MIEN] is set)

RXAK：若置1，表示收到了ACK

2.5 I2CDR 数据寄存器

这个寄存器储存CPU将要传输的数据。

3. PPC-Linux中I2C的实现
 
  内核代码中，通过I2C总线存取寄存器的函数都在文件drivers/i2c/busses/i2c-mpc.c中
  最重要的函数是mpc_xfer.

  1. static int mpc_xfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, intnum)
  2. {
  3. struct i2c_msg *pmsg;
  4. int i;
  5. int ret = 0;
  6. unsigned long orig_jiffies = jiffies;
  7. struct mpc_i2c *i2c = i2c_get_adapdata(adap);
  8. mpc_i2c_start(i2c);    // 设置I2CCR[MEN], 使能I2C module
  9. /* Allow bus up to 1s to become not busy */
  10. //一直读I2CSR[MBB]，等待I2C总线空闲下来
  11. while (readb(i2c->base + MPC_I2C_SR) & CSR_MBB) {
  12. if (signal_pending(current)) {
  13. pr_debug("I2C: Interrupted\n");
  14. writeccr(i2c, 0);
  15. return -EINTR;
  16. }
  17. if (time_after(jiffies, orig_jiffies + HZ)) {
  18. pr_debug("I2C: timeout\n");
  19. if (readb(i2c->base + MPC_I2C_SR) ==
  20. (CSR_MCF | CSR_MBB | CSR_RXAK))
  21. mpc_i2c_fixup(i2c);
  22. return -EIO;
  23. }
  24. schedule();
  25. }
  26. for (i = 0; ret >= 0 && i < num; i++) {
  27. pmsg = &msgs[i];
  28. pr_debug("Doing %s %d bytes to 0x%02x - %d of %d messages\n",
  29. pmsg->flags & I2C_M_RD ? "read" : "write",
  30. pmsg->len, pmsg->addr, i + 1, num);
  31. //根据消息里的flag进行读操作或写操作
  32. if (pmsg->flags & I2C_M_RD)
  33. ret = mpc_read(i2c, pmsg->addr, pmsg->buf, pmsg->len, i);
  34. else
  35. ret = mpc_write(i2c, pmsg->addr, pmsg->buf, pmsg->len, i);
  36. }
  37. mpc_i2c_stop(i2c);    //保证为I2CCSR[MSTA]为0，保证能触发STOP
  38. return (ret < 0) ? ret : num;
  39. }
  1. static int mpc_write(struct mpc_i2c *i2c, int target,
  2. const u8 * data, int length, int restart)
  3. {
  4. int i;
  5. unsigned timeout = i2c->adap.timeout;
  6. u32 flags = restart ? CCR_RSTA : 0;
  7. /* Start with MEN */    //以防万一，保证I2C模块使能起来
  8. if (!restart)
  9. writeccr(i2c, CCR_MEN);
  10. /* Start as master */       //写了I2CCR[CCR_MSTA]，触发CPU发起START信号
  11. writeccr(i2c, CCR_MIEN | CCR_MEN | CCR_MSTA | CCR_MTX | flags);
  12. /* Write target byte */     //CPU发送一个字节，slave I2C addr和0 (写操作bit)
  13. writeb((target << 1), i2c->base + MPC_I2C_DR);
  14. if (i2c_wait(i2c, timeout, 1) < 0)    //等待slave 发ACK
  15. return -1;
  16. for (i = 0; i < length; i++) {
  17. /* Write data byte */
  18. writeb(data[i], i2c->base + MPC_I2C_DR); //CPU接着发数据，包括reg addr和data
  19. if (i2c_wait(i2c, timeout, 1) < 0)       //等待slave 发ACK
  20. return -1;
  21. }
  22. return 0;
  23. }
  1. static int i2c_wait(struct mpc_i2c *i2c, unsigned timeout, int writing)
  2. {
  3. unsigned long orig_jiffies = jiffies;
  4. u32 x;
  5. int result = 0;
  6. if (i2c->irq == 0)
  7. {    //循环读I2CSR，直到I2CSR[MIF]置1
  8. while (!(readb(i2c->base + MPC_I2C_SR) & CSR_MIF)) {
  9. schedule();
  10. if (time_after(jiffies, orig_jiffies + timeout)) {
  11. pr_debug("I2C: timeout\n");
  12. writeccr(i2c, 0);
  13. result = -EIO;
  14. break;
  15. }
  16. }
  17. x = readb(i2c->base + MPC_I2C_SR);
  18. writeb(0, i2c->base + MPC_I2C_SR);
  19. } else {
  20. /* Interrupt mode */
  21. result = wait_event_interruptible_timeout(i2c->queue,
  22. (i2c->interrupt & CSR_MIF), timeout * HZ);
  23. if (unlikely(result < 0)) {
  24. pr_debug("I2C: wait interrupted\n");
  25. writeccr(i2c, 0);
  26. } else if (unlikely(!(i2c->interrupt & CSR_MIF))) {
  27. pr_debug("I2C: wait timeout\n");
  28. writeccr(i2c, 0);
  29. result = -ETIMEDOUT;
  30. }
  31. x = i2c->interrupt;
  32. i2c->interrupt = 0;
  33. }
  34. if (result < 0)
  35. return result;
  36. if (!(x & CSR_MCF)) {
  37. pr_debug("I2C: unfinished\n");
  38. return -EIO;
  39. }
  40. if (x & CSR_MAL) {    //仲裁失败
  41. pr_debug("I2C: MAL\n");
  42. return -EIO;
  43. }
  44. if (writing && (x & CSR_RXAK)) {//写后没收到ACK
  45. pr_debug("I2C: No RXAK\n");
  46. /* generate stop */
  47. writeccr(i2c, CCR_MEN);
  48. return -EIO;
  49. }
  50. return 0;
  51. }
  1. static int mpc_read(struct mpc_i2c *i2c, int target,
  2. u8 * data, int length, int restart)
  3. {
  4. unsigned timeout = i2c->adap.timeout;
  5. int i;
  6. u32 flags = restart ? CCR_RSTA : 0;
  7. /* Start with MEN */    //以防万一，保证I2C模块使能
  8. if (!restart)
  9. writeccr(i2c, CCR_MEN);
  10. /* Switch to read - restart */
  11. //注意这里，再次把CCR_MSTA置1，再触发 START
  12. writeccr(i2c, CCR_MIEN | CCR_MEN | CCR_MSTA | CCR_MTX | flags);
  13. /* Write target address byte - this time with the read flag set */
  14. //CPU发送slave I2C addr和读操作1
  15. writeb((target << 1) | 1, i2c->base + MPC_I2C_DR);

//等待Slave发ACK

    1. if (i2c_wait(i2c, timeout, 1) < 0)
    2. return -1;
    3. if (length) {
    4. if (length == 1)
    5. writeccr(i2c, CCR_MIEN | CCR_MEN | CCR_MSTA | CCR_TXAK);
    6. else //为什么不置 TXAK
    7. writeccr(i2c, CCR_MIEN | CCR_MEN | CCR_MSTA);
    8. /* Dummy read */
    9. readb(i2c->base + MPC_I2C_DR);
    10. }
    11. for (i = 0; i < length; i++) {
    12. if (i2c_wait(i2c, timeout, 0) < 0)
    13. return -1;
    14. /* Generate txack on next to last byte */
    15. //注意这里TXAK置1，表示CPU每收到1byte数据后，会发送ACK
    16. if (i == length - 2)
    17. writeccr(i2c, CCR_MIEN | CCR_MEN | CCR_MSTA | CCR_TXAK);
    18. /* Generate stop on last byte */
    19. //注意这里CCR_MSTA [1->0] CPU会触发STOP
    20. if (i == length - 1)
    21. writeccr(i2c, CCR_MIEN | CCR_MEN | CCR_TXAK);
    22. data[i] = readb(i2c->base + MPC_I2C_DR);
    23. }
    24. return length;
    25. }
时间： 2024-07-31 14:26:40

I2C总线协议学习笔记 （转载）的相关文章

[I2C]I2C总线协议图解

转自:http://blog.csdn.net/w89436838/article/details/38660631 1  I2C总线物理拓扑结构      I2C 总线在物理连接上非常简单,分别由SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)及上拉电阻组成.通信原理是通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制,来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递.在总线空闲状态时,这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高,保持着高电平. 2  I2C总线特征 I2C总线上的每一个设备都可以作为主设备或者从设备

I2C总线协议详解

1.1 I2C总线知识 1.1.1  I2C总线物理拓扑结构     I2C 总线在物理连接上非常简单,分别由SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)及上拉电阻组成.通信原理是通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制,来 产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递.在总线空闲状态时,这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高,保持着高电平. 1.1.2  I2C总线特征    I2C总线上的每一个设备都可以作为主设备或者从设备,而且每一个设备都会对应一个唯一的地址(可以从I2C器件的数据手册得知)

MySql学习笔记(转载)

/* 启动MySQL */net start mysql /* 连接与断开服务器 */mysql -h 地址 -P 端口 -u 用户名 -p 密码 /* 跳过权限验证登录MySQL */mysqld --skip-grant-tables-- 修改root密码密码加密函数password()update mysql.user set password=password('root'); SHOW PROCESSLIST -- 显示哪些线程正在运行SHOW VARIABLES -- /* 数据库操

I2C 总线协议分析

由于大规模集成电路技术的发展,在单个芯片集成 CPU 以及组成一个单独工作系统所必须的 ROM.RAM.I/O 端口.A/D.D/A 等外围电路和已经实现,这就是常说的单片机或微控制器.目前,世界上许多公司生产单片机,品种很多:包括各种字长的 CPU,各种容量和品种的 ROM.RAM,以及功能各异的 I/O 等等.但是,单片机品种规格有限,所以只能选用某种单片机再进行扩展.扩展的方法有两种:一种是并行总线,另一种是串行总线.由于串行总线连线少,结构简单,往往不用专用的母板和插座而直接用导线连接各

I2C总线协议的软件模拟实现方法

I2C总线协议的软件模拟实现方法 在上一篇博客中已经讲过I2C总线通信协议,本文讲述I2C总线协议的软件模拟实现方法. 1. 简述 所谓的I2C总线协议的软件模拟实现方法,就是用软件控制GPIO的输入.输出和高低电平变化,来模拟I2C总线通讯过程中SCL.SDA的电平变化来实现的. 2. I2C总线的封装 每个处理器对应的GPIO操作都有差异,即使是同一款处理器,不同的人也会有不同的GPIO封装风格,就以我个人习惯用的GPIO方法为例来进行讲解.我习惯上将GPIO的组和位封装为一个结构体,这样使

xmpp协议学习笔记

本文是根据xmpp协议视频教程的学习笔记. 每一个客户端使用JID(jabber identifier)来作为身份标识 ,格式为[user"@"]domain["/"resource],其中 domain:服务器域名: user:用户名: resource:属于用户的位置或设备,比如是手机还是电脑     一个用户可以同时以多种资源与统一个XMPP服务器连接,完整的JID例子:[email protected]/iphone6s     stanza的通用属性:fr

I2C总线协议

1.I2C协议   2条双向串行线,一条数据线SDA,一条时钟线SCL.   SDA传输数据是大端传输,每次传输8bit,即一字节.   支持多主控(multimastering),任何时间点只能有一个主控.   总线上每个设备都有自己的一个addr,共7个bit,广播地址全0.   系统中可能有多个同种芯片,为此addr分为固定部分和可编程部份,细节视芯片而定,看datasheet. 1.1 I2C位传输   数据传输:SCL为高电平时,SDA线若保持稳定,那么SDA上是在传输数据bit: 

【转】I2C总线协议

I2C总线(Inter Integrated-Circuit)是由PHILIPS公司在上世纪80年代发明的一种电路板级串行总线标准,通过两根信号线--时钟线SCL和数据线SDA--即可完成主从机的单工通信.总线硬件连接极其简单,不同I2C设备挂接在总线上,只需在信号线安装上拉电阻即可完成硬件线路的搭建.另外,I2C总线采用器件地址的硬件设置方法,通过软件寻址方式完全避免了片选寻址的弊端,从而使硬件系统扩展更为灵活. 由于简单有效,I2C在业界得到广泛应用.基于I2C衍生出来的标准有SMBus.P

Python装饰器的学习笔记(转载)

Python装饰器的学习笔记 2017-05-18 程序员共读 来自:标点符的<Python装饰器的学习笔记> 链接:http://www.biaodianfu.com/python-decorator.html 原文:http://stackoverflow.com/questions/739654/how-to-make-a-chain-of-function-decorators-in-python#answer-1594484 装饰器(decorator)是一种高级Python语法.可