I2c总线协议.docx

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bit1.2 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START2. Master发送I2C addr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK3. Slave发送ACK4. Master发送reg addr（8bit），等待ACK5. Slave发送ACK6. Master发送data（8bit），即要写入寄存器中的数据，等待ACK7. Slave发送ACK8. 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ACK2. Slave发送ACK3. Master发送reg addr（8bit），等待ACK4. Slave发送ACK5. Master发起START6. Master发送I2C addr（7bit）和r操作1（1bit），等待ACK7. Slave发送ACK8. Slave发送data（8bit），即寄存器里的值9. Master发送ACK10. 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 modeTXAK：Transfer acknowledge. 置1时，CPU在9th clock发送ACK拉低SDARSTA：Repeat START. 置1时，CPU发送REPEAT STARTBCST：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 completedMAAS：当CPU作为Slave时，若I2CDR与会话中Slaveaddr匹配，此bit被置1MBB：0 I2C bus idle 1 I2C bus busyMAL：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 slaveMIF：Module interrupt. The MIF bit is set when an interrupt is pending, causing a processor interrupt request(provided I2CCRMIEN is set)RXAK：若置1，表示收到了ACK2.5 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. 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I2CCRMEN, 使能I2C module10.11. /* Allow bus up to 1s to become not busy */12. /一直读I2CSRMBB，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: Interruptedn);16. writeccr(i2c,0);17. return-EINTR;18. 19. if(time_after(jiffies,orig_jiffies+HZ)20. pr_debug(I2C: timeoutn);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&iflags&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. else38. ret=mpc_write(i2c,pmsg-addr,pmsg-buf,pmsg-len,i);39. 40. mpc_i2c_stop(i2c);/保证为I2CCSRMSTA为0，保证能触发STOP41. return(retadap.timeout;6. u32 flags=restart?CCR_RSTA:0;7.8. /* Start with MEN */以防万一，保证I2C模块使能起来9. if(!restart)10. writeccr(i2c,CCR_MEN);11. /* Start as master */写了I2CCRCCR_MSTA，触发CPU发起START信号12. writeccr(i2c,CCR_MIEN|CCR_MEN|CCR_MSTA|CCR_MTX|flags);13. /* Write target byte */CPU发送一个字节，slave I2C addr和0 (写操作bit)14. writeb(targetbase+MPC_I2C_DR);15.16. if(i2c_wait(i2c,timeout,1)0)/等待slave 发ACK17. return-1;18.19. for(i=0;ibase+MPC_I2C_DR);/CPU接着发数据，包括reg addr和data22.23. if(i2c_wait(i2c,timeout,1)irq=0)8. /循环读I2CSR，直到I2CSRMIF置19. while(!(readb(i2c-base+MPC_I2C_SR)&CSR_MIF)10. schedule();11. if(time_after(jiffies,orig_jiffies+timeout)12. pr_debug(I2C: timeoutn);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. else21. /* Interrupt mode */22. result=wait_event_interruptible_timeout(i2c-queue,23. (i2c-interrupt&CSR_MIF),timeout*HZ);24.25. if(unlikely(resultinterrupt&CSR_MIF)29. pr_debug(I2C: wait timeoutn);30. writeccr(i2c,0);31. result=-ETIMEDOUT;32. 33.34. x=i2c-interrupt;35. i2c-interrupt=0;36. 37.38. if(resultadap.timeout;5. inti;6. u32 flags=restart?CCR_RSTA:0;7.8. /* Start with MEN */以防万一，保证I2C模块使能9. if(!restart)10. writeccr(i2c,CCR_MEN);11. /* Switch to read - restart */12. /注意这里，再次把CCR_MSTA置1，再触发 START13. writeccr(i2c,CCR_MIEN|CCR_MEN|CCR_MSTA|CCR_MTX|flags);14.15.16. /* Write target address byte - this time with the read flag set */17. /CPU发送slave I2C addr和读操作118. writeb(targetbase+MPC_I2C_DR); /等待Slave发AC