I2c总线协议.docx
《I2c总线协议.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《I2c总线协议.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
I2c总线协议
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。
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
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。
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：
I2C写流程
写寄存器的标准流程为：
1.Master发起START
2.Master发送I2Caddr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK
3.Slave发送ACK
4.Master发送regaddr（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
I2C读流程
读寄存器的标准流程为：
1.Master发送I2Caddr（7bit）和w操作1（1bit），等待ACK
2.Slave发送ACK
3.Master发送regaddr（8bit），等待ACK
4.Slave发送ACK
5.Master发起START
6.Master发送I2Caddr（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。
I2CADR地址寄存器
CPU也可以是I2C的Slave，CPU的I2C地址有I2CADR指定
I2CFDR频率设置寄存器
TheserialbitclockfrequencyofSCLisequaltotheCCBclockdividedbythedivider.
用来设置I2C总线频率
I2CCR控制寄存器
MEN：
ModuleEnable.置1时，I2C模块使能
MIEN：
ModuleInterruptEnable.置1时，I2C中断使能。
MSTA：
Master/slavemode.1Mastermode，0Slavemode.
当1->0时，CPU发起STOP信号
当0->1时，CPU发起START信号
MTX：
Transmit/receivemodeReceivemode，1Transmitmode
TXAK：
Transferacknowledge.置1时，CPU在9thclock发送ACK拉低SDA
RSTA：
RepeatSTART.置1时，CPU发送REPEATSTART
BCST：
置1，CPU接收广播信息（信息的slaveaddr为7个0）
I2CSR状态寄存器
MCF：
0Bytetransferisinprocess
1Bytetransferiscompleted
MAAS：
当CPU作为Slave时，若I2CDR与会话中Slaveaddr匹配，此bit被置1
MBB：
0I2Cbusidle
1I2Cbusbusy
MAL：
若置1，表示仲裁失败
BCSTM：
若置1，表示接收到广播信息
SRW：
WhenMAASisset,SRWindicatesthevalueoftheR/Wcommandbitofthecallingaddress,whichissentfromthemaster.
0Slavereceive,masterwritingtoslave
1Slavetransmit,masterreadingfromslave
MIF：
Moduleinterrupt.TheMIFbitissetwhenaninterruptispending,causingaprocessorinterruptrequest（providedI2CCR[MIEN]isset）
RXAK：
若置1，表示收到了ACK
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/中
最重要的函数是mpc_xfer.
1.staticintmpc_xfer（structi2c_adapter*adap,structi2c_msg*msgs,intnum）
2.{
3.structi2c_msg*pmsg;
4.inti;
5.intret=0;
6.unsignedlongorig_jiffies=jiffies;
7.structmpc_i2c*i2c=i2c_get_adapdata（adap）;
8.
9.mpc_i2c_start（i2c）;//设置I2CCR[MEN],使能I2Cmodule
10.
11./*Allowbusupto1stobecomenotbusy*/
12.//一直读I2CSR[MBB]，等待I2C总线空闲下来
13.while（readb（i2c->base+MPC_I2C_SR）&CSR_MBB）{
14.if（signal_pending（current））{
15.pr_debug（"I2C:
Interrupted\n"）;
16.writeccr（i2c,0）;
17.return-EINTR;
18.}
19.if（time_after（jiffies,orig_jiffies+HZ））{
20.pr_debug（"I2C:
timeout\n"）;
21.if（readb（i2c->base+MPC_I2C_SR）==
22.（CSR_MCF|CSR_MBB|CSR_RXAK））
23.mpc_i2c_fixup（i2c）;
24.return-EIO;
25.}
26.schedule（）;
27.}
28.
29.for（i=0;ret>=0&&i30.pmsg=&msgs[i];
31.pr_debug（"Doing%s%dbytesto0x%02x-%dof%dmessages\n",
32.pmsg->flags&I2C_M_RD"read":
"write",
33.pmsg->len,pmsg->addr,i+1,num）;
34.//根据消息里的flag进行读操作或写操作
35.if（pmsg->flags&I2C_M_RD）
36.ret=mpc_read（i2c,pmsg->addr,pmsg->buf,pmsg->len,i）;
37.else
38.ret=mpc_write（i2c,pmsg->addr,pmsg->buf,pmsg->len,i）;
39.}
40.mpc_i2c_stop（i2c）;//保证为I2CCSR[MSTA]为0，保证能触发STOP
41.return（ret<0）ret:
num;
42.}
1.staticintmpc_write（structmpc_i2c*i2c,inttarget,
2.constu8*data,intlength,intrestart）
3.{
4.inti;
5.unsignedtimeout=i2c->;
6.u32flags=restartCCR_RSTA:
0;
7.
8./*StartwithMEN*///以防万一，保证I2C模块使能起来
9.if（!
restart）
10.writeccr（i2c,CCR_MEN）;
11./*Startasmaster*///写了I2CCR[CCR_MSTA]，触发CPU发起START信号
12.writeccr（i2c,CCR_MIEN|CCR_MEN|CCR_MSTA|CCR_MTX|flags）;
13./*Writetargetbyte*///CPU发送一个字节，slaveI2Caddr和0（写操作bit）
14.writeb（（target<<1）,i2c->base+MPC_I2C_DR）;
15.
16.if（i2c_wait（i2c,timeout,1）<0）//等待slave发ACK
17.return-1;
18.
19.for（i=0;i20./*Writedatabyte*/
21.writeb（data[i],i2c->base+MPC_I2C_DR）;//CPU接着发数据，包括regaddr和data
22.
23.if（i2c_wait（i2c,timeout,1）<0）//等待slave发ACK
24.return-1;
25.}
26.
27.return0;
28.}
1.staticinti2c_wait（structmpc_i2c*i2c,unsignedtimeout,intwriting）
2.{
3.unsignedlongorig_jiffies=jiffies;
4.u32x;
5.intresult=0;
6.
7.if（i2c->irq==0）
8.{//循环读I2CSR，直到I2CSR[MIF]置1
9.while（!
（readb（i2c->base+MPC_I2C_SR）&CSR_MIF））{
10.schedule（）;
11.if（time_after（jiffies,orig_jiffies+timeout））{
12.pr_debug（"I2C:
timeout\n"）;
13.writeccr（i2c,0）;
14.result=-EIO;
15.break;
16.}
17.}
18.x=readb（i2c->base+MPC_I2C_SR）;
19.writeb（0,i2c->base+MPC_I2C_SR）;
20.}else{
21./*Interruptmode*/
22.result=wait_event_interruptible_timeout（i2c->queue,
23.（i2c->interrupt&CSR_MIF）,timeout*HZ）;
24.
25.if（unlikely（result<0））{
26.pr_debug（"I2C:
waitinterrupted\n"）;
27.writeccr（i2c,0）;
28.}elseif（unlikely（!
（i2c->interrupt&CSR_MIF）））{
29.pr_debug（"I2C:
waittimeout\n"）;
30.writeccr（i2c,0）;
31.result=-ETIMEDOUT;
32.}
33.
34.x=i2c->interrupt;
35.i2c->interrupt=0;
36.}
37.
38.if（result<0）
39.returnresult;
40.
41.if（!
（x&CSR_MCF））{
42.pr_debug（"I2C:
unfinished\n"）;
43.return-EIO;
44.}
45.
46.if（x&CSR_MAL）{//仲裁失败
47.pr_debug（"I2C:
MAL\n"）;
48.return-EIO;
49.}
50.
51.if（writing&&（x&CSR_RXAK））{//写后没收到ACK
52.pr_debug（"I2C:
NoRXAK\n"）;
53./*generatestop*/
54.writeccr（i2c,CCR_MEN）;
55.return-EIO;
56.}
57.return0;
58.}
1.staticintmpc_read（structmpc_i2c*i2c,inttarget,
2.u8*data,intlength,intrestart）
3.{
4.unsignedtimeout=i2c->;
5.inti;
6.u32flags=restartCCR_RSTA:
0;
7.
8./*StartwithMEN*///以防万一，保证I2C模块使能
9.if（!
restart）
10.writeccr（i2c,CCR_MEN）;
11./*Switchtoread-restart*/
12.//注意这里，再次把CCR_MSTA置1，再触发START
13.writeccr（i2c,CCR_MIEN|CCR_MEN|CCR_MSTA|CCR_MTX|flags）;
14.
15.
16./*Writetargetaddressbyte-thistimewiththereadflagset*/
17.//CPU发送slaveI2Caddr和读操作1
18.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.
4.if（length）{
5.if（length==1）
6.writeccr（i2c,CCR_MIEN|CCR_MEN|CCR_MSTA|CCR_TXAK）;
7.else//为什么不置TXAK
8.writeccr（i2c,CCR_MIEN|CCR_MEN|CCR_MSTA）;
9./*Dummyread*/
10.readb（i2c->base+MPC_I2C_DR）;
11.}
12.
13.for（i=0;i14.if（i2c_wait（i2c,timeout,0）<0）
15.return-1;
16.
17./*Generatetxackonnexttolastbyte*/
18.//注意这里TXAK置1，表示CPU每收到1byte数据后，会发送ACK
19.if（i==length-2）
20.writeccr（i2c,CCR_MIEN|CCR_MEN|CCR_MSTA|CCR_TXAK）;
21.
22./*Generatestoponlastbyte*/
23.//注意这里CCR_MSTA[1->0]CPU会触发STOP
24.if（i==length-1）
25.writeccr（i2c,CCR_MIEN|CCR_MEN|CCR_TXAK）;
26.
27.data[i]=readb（i2c->base+MPC_I2C_DR）;
28.}
29.
30.returnlength;
31.}
升级会员 