ARM9嵌入式Linux开发-I2C接口
目录
1 I2C协议
1.1 简介
1.2.信号类型
①开始信号（S）
②结束信号（P）
③响应信号（ACK）
1.3 数据传输格式
2.1 I2C总线控制器介绍
2.2寄存器设置
简介
IICCON寄存器
IICSTAT寄存器
IICADD寄存器
IICDS寄存器
2.3 S3C2440 I2C总线操作方法
2.3.1.启动或者恢复I2C传输
2.3.2.通过中断服务程序来驱动I2C传输
2.3.3主机发送器的工作流程。
3、编程实例
1 I2C协议
1.1 简介
I2C总线是一种串行总线，用于连接微控制器及其外围设备，具有以下特点：
- 两条总线线路：一条串行数据线（SDA），一条串行时钟线（SCL）
- 每个连接到总线的器件都可以使用软件更具它的唯一的地址来识别
- 传输数据的设备间是简单的主从关系
- 主机可以用作主机发送器或主机接收器
- 它是一个多主机总线，两个或多个主机同时发起数据传输时，可以通过冲突检测和仲裁来方式数据被破坏
- 串行的8位双向数据传输，位速率在标准模式下可达100kbit/s，在快速模式下可达400kbit/s，在高速模式下可达3.4Mbit/s
- 片上的滤波器可以增加干扰功能，保证数据的完整
- 连接到同一总线上的IC数量受到总线最大电容的限制
一些术语：
发送器：发送数据到总线的器件
接收器：从总线接收数据的器件
主机：发起/停止数据传输、提供时钟信号的器件
从机：被主机寻址的器件
多主机：可以有多个主机试图去控制总线，但是不会破坏数据
仲裁：当多个主机试图去控制总线时，通过仲裁可以使得只有一个主机获得总线控制权，并且它传输的信息不会被破坏
同步：多个器件同步时钟信号的过程
1.2.信号类型
I2C总线在传送数据过程中共有3种类型信号：开始信号、结束信号和响应信号
①开始信号（S）
SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据;
②结束信号（P）
SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据;
③响应信号（ACK）
接收器在接收到8位数据后，在第9个时钟周期，拉低SDA电平。
1.3 数据传输格式
发送到SDA线上的每个字节必须是8位的，每次传输可以发送的字节数量不受限制。每个字节后必须跟一个响应位。首先传输的是数据最高位。
如果从机要完成一些其他功能后才能继续接收或发送，从机可以拉低SCL迫使主机进入等待状态。当从机准备好接收并释放SCL后，数据继续传输。如果主机在传输数据期间也需要完成一些其他功能也可以拉低SCL以占住总线。
启动一个传输时，主机先发出S信号，然后发出8位数据。前7位为从机地址，第8位表示传输方向（0表示写操作，1表示读操作）。被选中的从机发出响应信号。跟着传输一系列字节及响应位。最后，主机发出P信号结束。
下列三种情况不会有ACK信号：
①当从机不能响应从机地址时（从机忙于其他事无法响应IIC总线操作或这个地址没有对应从机），在第9个SCL周期内SDA线没有被拉低，即没有ACK信号。这时，主机发送一个P信号终止传输或者重新发送一个S信号开始新的传输。
②从机接收器在传输过程中不能接收更多的数据时，也不会发出ACK信号。主机意识到这点，从而发出一个P信号终止传输或者从新发送一个S信号开始新的传输。
③主机接收器在接收到最后一个字节时，也不会发出ACK信号，于是，从机发送器释放SDA线，允许主机发送P信号结束传输。
- S3C2440 I2C总线控制器
2.1 I2C总线控制器介绍
S3C2440的IIC接口有4种工作方式：主机发送器、主机接收器、从机发送器、从机接收器。
2.2寄存器设置
简介
从上图可知，S3C2440使用四个寄存器来完成所有的I2C操作。SAD线上的数据从IICDS寄存器发出，或传入IICDS寄存器；IICADD寄存器中保存S3C2440当做从机时的地址；IICCON、IICSTAT两个寄存器用来控制盒标识各种状态，例如：选择工作模式，发出S信号，发出P信号，决定是否发出ACK信号，检测是否收到ACK信号。
各寄存器的设置如下：
IICCON寄存器
IICCON寄存器用于控制是否发出ACK信号、设置发送器的时钟、开启IIC中断，并标识中断是否发生。
使用IICCON寄存器时，应注意
- ①发送模式的时钟频率由位[6]、位[3:0]联合决定。另外，当IICCON[6]=0时，IICCON[3:0]不能取0或1
- ②IIC中断在以下三种情况下发生：当发出地址信息或接收到一个从机地址并且吻合时，当总线仲裁失败时，当发送/接收完一个字节的数据（包括相应位）时
- ③基于SDA、SCL线上时间特性的考虑，要发送数据时，先将数据写入IICDS寄存器，然后再清除中断，即向IICCON[4]写入0清除中断
- ④如果IICCON[5]=0，IICCON[4]将不能正常工作。所以，即使不使用IIC中断，也要讲IICCON[5]设为1
IICSTAT寄存器
IICSTAT寄存器用于选择IIC接口的工作模式，发出S信号、P信号，使能接收/发送功能，并标识各种状态，比如总线仲裁是否成功、作为从机时是否被寻址、是否接收到0地址、是否接收到ACK信号。
IICADD寄存器
IICADD寄存器[7:1]表示从机地址，IICADD寄存器在串行输出使能位IICSTAT[4]为0时，才可以写入，在任何时候都可以读取
IICDS寄存器
IICDS寄存器[7:0]，保存要发送或已经接收到的数据，IICDS寄存器在串行输出使能位IICSTAT[4]为1时，才可以写入，在任何时候都可以读取
2.3 S3C2440 I2C总线操作方法
2.3.1.启动或者恢复I2C传输
有以下两种方法：
（1）当IICCON[4]即中断状态标志位为0时，通过写IICSTAT寄存器启动I2C操作，有两种情况：
- 在主机模式，令IICSTAT[5：4]等于0b11，将发出S信号和IICDS寄存器的数据（寻址），令IICSTAT[5：4]等于0b01将发出P信号。
- 在从机模式，令IICSTAT[4]等于1将等待其它主机发出S信号及地址信息。
（2）当IICCON[4]即中断状态标志位为1时，表示I2C被暂停，在这期间，设置好其它寄存器后，向IICCON[4]写入0即可恢复I2C操作。所谓“设置其它寄存器”有以下几种情况：
- 对于主机模式，可以按照上面的方法写IICSTAT寄存器，恢复I2C操作后即可发出S信号和IICDS寄存器的值，或者发出P信号。
- 对于发送器，可以将下一个要发送的数据写入到IICDS寄存器中，恢复I2C操作后即可发出这个数据 。
- 对于接收器，可以从IICDS寄存器中读取接收到的数据，最后响IICCON[4]写入0（清中断）的同时，设置IICCON[7]以决定在接收下一个数据后是否发出ACK信号。
2.3.2.通过中断服务程序来驱动I2C传输
（1）当仲裁失败时发生中断，即是本次传输没有抢到总线 ，则需要稍候继续。
（2）对于主机模式，当发出S信号，地址信息并经过一个SCL周期（对应ACK信号）后，发生中断，主机可在此时判断是否成功寻址到从机。
（3）对于从机模式，当接收到的址与IICADD寄存器相吻合时，发生出ACK信号，然后发生中断，从机可在此时准备后面的传输。
（4）对于发送器，当发送完一个数据并经过珍上SCL周期（对应ACK信号）后，发生中断，这时可以准备下一个将要发送的数据，或者发出P信号以停止传输。
（5）对于接收器，当接收到一个数据时，先根据IICCON[7]以决定是否发出ACK信号，然后发生中断。这里可以读取IICDS寄存器得到数据，并设置IICCON[7]以决定接收到下一个数据后是否发出ACK。
2.3.3主机发送器的工作流程。
对于以上的几中工作模式，数据手册中都有操作流程图，现以主机发送器为例说明一下它的工作流程。
（1）配置主机发送器各类参数，设置GPE14,GPE15引脚用于SCL,SDA，设置IICCON寄存器选择I2C发送时钟，最后，设置IICSTAT[4]为1，这样，后面才能写IICDS寄存器。
Note:初始化时，IICCON[4]为0，不能将IICSTAT设置为主机模式，否则就会立刻发送S信号，发送IICDS寄存器的值 。
（2）将要寻址的从机地址写入到IICDS寄存器。
（3）将0XF0（11110000）写入到IICSTAT寄存器，即设为主机发送器，全能串行输出功能，发出S信号。
（4）发出S信号后，步骤2中设置的IICDS寄存器的值也将会被发出去，它用来寻址从机。
（5）在响应周期后，发生中断，此时IICCON[4]为1，I2C传输暂停。
（6）如果没有数据要发送，则跳到步骤10准备结束传输，否则就执行步骤7继续传输。
（7）将下一个要发送的数据写入到IICDS寄存器中。
（8）往IICCON[4]中写入0，恢复I2C传输。
（9）这时IICDS寄存器中的值将被一位一位的发送出去，当8位数据发送完毕，再经过另一个SCL周期（对应ACK信号）后，中断再次发生，跳到步骤５.
（10）将0xD0写入IISTAT寄存器，即：设为主机发送器，全能串行输出功能，发出P信号。
（11）清除IICCON[４]，P信号得以发出。
（12）等待一段时间，使得P信号完全发出。
3、编程实例
https://download.csdn.net/download/ce123/12305412