朱有鹏老师嵌入式linux核心课程--裸机第十二部分--I2C通信学习笔记
S5PV210中I2C通讯
- 12.1、什么是I2C通信
- 12.1.1、物理接口：SCL+SDA
- 12.1.2、通信特征(I2C)：串行，同步，非差分，低速率。
- 12.1.3、突出特征：主设备+从设备
- 12.1.4、突出特征2：多个设备挂载同一总线上。
- 12.2、I2C时序
- 12.2.1、总线空闲状态，起始位，结束位
- 12.2.1数据响应
- 12.3、S5PV210的i2c控制器
- 12.4、主要寄存器 I2CCON I2CSTAT I2CADD，I2CDS
- 12.5、gsensor介绍
- 12.5.1、传感器简介
- 12.5.2、I2C从设备地址
- 12.5.3、I2C从设备的通信速率
- 12.5.4、I2C总线通信流程
- 12.5.5、KXTE9 内部流程图
- 12.5.6、代码分析：
- 12.5.7、初始化步骤：
- 12.6.8、I2C 传输协议层
12.1、什么是I2C通信
12.1.1、物理接口：SCL+SDA
（1）SCL（serial clock）：时钟线，一般是主设备向从设备提供时钟的通道。
（2）SDA 数据线
12.1.2、通信特征(I2C)：串行，同步，非差分，低速率。
（1）I2C属于串行通信，所以数据都在一个数据线上SDA传输。
（2）同步通信就是通信双方工作在同一个时钟下。通信A放通过一个clk信号线传输A自己的时钟给B,B按照A给的时钟下进行通信。
（3）非差分，因为我们的通信速率不高，所以使用电平信号通信。通信双方距离比较近，所以抗干扰性比较强，所以没有必要使用差分。
（4）低速率。（一般几百KHz，不同的i2c芯片的通信速率可能不同，具体在编程的时候要看自己所使用的设备允许i2c的最高速率，不能超过这个速率）
12.1.3、突出特征：主设备+从设备
（1）不对等通信，主设备发起通信，从设备被动接受主设备的通信，并及时响应。
（2）通信双方确定主从设备，一个芯片可以只能做主设备，也可以只能做从设备；也可以既能当主设备也能当从设备（软件配置主或从设备之一）。这个也是芯片厂家规定的。
12.1.4、突出特征2：多个设备挂载同一总线上。
（1）一对一， 一对多（通过从地址区分不同的I2C设备）
（2）主设备来负责调动我们的总线，决定某一时间和哪个从设备通信。同一时间内，i2c的总线只能传输一对设备的通信信息。
（3）每一个i2c从设备在通信中都有一个I2C从设备地址。设备本身固有的属性。（本通信系统中唯一的）
12.1.4、主要用途：soc外围设备之间通信----EEPROM,电容触摸IC，各个传感器。
12.2、I2C时序
按照时间顺序，事先规定好的规则在同步时钟的作用下，依次拉低或拉高电平的过程。
12.2.1、总线空闲状态，起始位，结束位
（1）空闲状态：在主从设备没有通信数据产生时，就会转换成空闲状态，一般SDA总线会拉高。
（2）起始位：当SCL在高电平之间，SDA由高电平跳转为低电平过程，这就产生了一个起始位。
（3）结束位：当scl在高电平时，SDA产生一个从低电平跳转到高电平的过程，就产生了一个结束位。
12.2.1数据响应
（1）主设备拉低总线产生一个起始位S，后发送一个字节的设备(地址+命令)（就是读或者写），从设备收到属于自己的地址的请求时，回复有一个响应A,然后从设备接收或发送一个字节的数据，后由从设备回复响应A,主设备发送结束标志P,结束本轮通信。如果主设备发送地址码后没有收到ACK回应（即第九时钟周期如有回应主设备回收到一个被拉低的电平。接收数据响应也是一个过程），主设备就认为通信失败（从设备不存在，或者损坏）
（2）数据传输过程：
主设备发起通信（发起始位），随后发生8bit数据（地址+1位读或写命令）。所有从设备都收到主设备发送过来的数据，都会拿自己设备的地址做比对，如果地址相同说明是发给自己的（每个从设备的地址是唯一的）然后该设备回应ACK（也就是把SDA数据线拉低），主设备检测到ACK后，开始发送有效数据，或在读命令下开始接收数据（1字节），完成后同样收到来自从设备回应的ACK,主设备收到回应后，发送结束位，结束本轮通信，在这两个阶段其中一个阶段主机没有收到ACK，主机就会认为通信失败（主机发送的数据不对，从设备损坏）。
12.3、S5PV210的i2c控制器
12.3.1、产生I2C时序，实现S5PV210与i2c设备之间的通信
结构框图
（1）I2CCON I2CSTAT 产生i2c通信时序。
（2）移位寄存器 shift register 通过移位把数据一位一位掉给SDA
（3）地址寄存器+比较器 本i2c控制器做从设备的时候用。
（4）I2C控制器的时钟配置时钟源PCLK
12.4、主要寄存器 I2CCON I2CSTAT I2CADD，I2CDS
I2CCON 设置I2C工作时钟，使能中断等
I2CSTAT 设置传输模式（读或者写）、使能Serial output等
I2CADD 写自己的地址的，在从设备模式中才用到
I2CDS 发送数据和接收数据寄存器
12.5、gsensor介绍
- 重力加速传感器
- 开发板原理图
12.5.1、传感器简介
（1）描述物体移动的加速度，用在手机，平板，智能手表等设备上，用来感受人的手的移动，获取一些运动的方向性信息来给系统作为输入参量。
（2）智能手表的计步器。
（3）重力加速度传感器，地磁传感器，陀螺仪等三个传感器结合起来，都是来感受运动的速度、方位等信息，所以现在最新的9轴传感器，就是三者结合起来。并且用一定的算法进行综合得出结论，更准确。
（4）传感器的接口：模拟接口（如：电平的变化量0~5v的变化，soc不能够直接使用需要经过AD转换位数字信号才进一步处理校正的到正确的信息）和数字接口（如：I2C接口可以直接通过soc中的i2c控制器进行读写操作）
12.5.2、I2C从设备地址
（1）KXTE9固定I2C地址为：0b0001111（0x0f）
（2）地址本身7位，但是在I2C通信中发送i2c从设备地址时实际发送的是8位，这8位中高7位对应i2c低7位，最低位1位命令（读、写）
（3）主设备读从设备信息时 发送的地址加命令为：0b00011111（0x1F），主设备写入从设备信息时，发送地址7位+命令1位：0b00011110（0x1E）
12.5.3、I2C从设备的通信速率
（1）作为低速率设备，通信速率不能太高。
（2）KXTE9 最高400KHz。
12.5.4、I2C总线通信流程
S5PV210推荐的流程图
（1）主发送流程图
（2）主设备读模式流程图
12.5.5、KXTE9 内部流程图
s5pv210的流程只是给出读写数据的流程，而没有具体读、写KXTE9寄存器的步骤，KXTE9文档描述了具体的业务流程，读内部寄存器。 基本思路是：先写入要读、或写的寄存器地址告诉KXTE9，然后在读、写数据的时候，就是在这个寄存器中读数据，或者写入信息。
12.5.6、代码分析：
I2C控制器初始化(linux驱动移植)
主要以下分析函数
（1）s3c24xx_i2c_init
（2）s3c24xx_i2c_message_start
（3）s3c24xx_i2c_stop
12.5.7、初始化步骤：
初始化：设置GPIO、IRQEN、ACKEN、I2C时钟
START:
STOP:
static inline void s3c24xx_i2c_stop(struct s3c24xx_i2c *i2c, int ret)
{
unsigned long iicstat = readl(i2c->regs + S3C2410_IICSTAT);
dev_dbg(i2c->dev, "STOP\n");
/* stop the transfer */
iicstat &= ~S3C2410_IICSTAT_START;
writel(iicstat, i2c->regs + S3C2410_IICSTAT);
i2c->state = STATE_STOP;
s3c24xx_i2c_master_complete(i2c, ret);
s3c24xx_i2c_disable_irq(i2c);
}
12.6.8、I2C 传输协议层
(就是时序层的上一层，时序是soc内部I2C控制器实现的)
框架分析：我们最终的目的是通过读写gsensor芯片的内部寄存器来得到一些信息。为了完成这个目的，我们需要能够读写gsensor的寄存器，根据gsensor的规定我们需要按照一定的操作流程来读写gsensor的内部寄存器，这是一个层次（所谓的传输层、协议层）；我们按照操作流程去读写寄存器，就需要考虑I2C接口协议（所谓的物理层，本质就是时序）。
协议层的代码主要取决于gsensor芯片；物理层代码主要取决于主机soc。
gsensor 协议层相关代码
