【篇十】I2C通信

本行总结如下

• I2C通信特征
• I2C通信时序图
• 210的I2C控制器
• I2C的应用：gsensor应用

I2C通信特征

    ▶ 接线特点：简单，只有两根线：SCL + SDA
        • SCL (serial clock):时钟线，传输CLK信号，一般是I2C主设备向从设备提供时钟的通道
        • SDA（serial data）:数据线，通信数据传输信号线
    ▶ 串行，同步，非差分，低速率
        • 因为I2C的速率较低，双方通信距离又很近，所以使用电平信号，一般用在一个板子上的2个IC之间通信，传输数据量不大
    ▶ 主设备+ 从设备
        • 通信都是通过主设备主导发送或命令，从从设备按照I2C协议被动接受主设备的通信，并处理响应
        • 主或者从设备不是I2C决定，而是由通信双方决定，需软件配置
    ▶ 可以多个设备挂在一条总线上
        • I2C可以一对一通信，也可以一对多通信（一主设备多个从设备）
        • 一个主设备只能同一时间和一个从设备通信，其他设备处于等待状态，主设备负责调度总线决定从设备是否选择通信
        • 主设备识别从设备机制：I2C从地址机制，每个I2c从设备都有一个I2c从设备地址，主设备通过地址识别，地址在电路板 是唯一的
    ▶ 主要用途：Soc和周边外设之间的通信（EEPROM，电容触摸IC，各种sensor（传感器）等）

I2C通信时序图

    ▶ 时序：时间顺序，通信中时序指的通信线上按照时间顺序发生的电平变化，以及这些变化对通信的意义
    ▶ I2C总线状态：空闲，起始位，结束位
    ▶ 起始位和结束位是一个时间段，这段时间内SCL线是高电平，同时SDA线发生一个从高到底（结束位时从低到高）的下降沿（结束位时上升沿） 
    ▶ 数据位：

在每一个SCL上升沿时，对应的SDA的电平是高还是低来判断0还是1
        • I2C通信是以字节为单位的，每次传输是一个字节（8位）
        • 主设备开始每个周期时会先发送8位（7位从设备地址，1位读还是写标识）到总线，总线的每个从设备都会受到该信号，通过地址和自己的比较，相等就拿来处理，不相等
            就会忽略信号
        • 发送方发送一段数据后，接收方需要回应一个ACK，同一时间只有一个从节点会回应，并且不会携带任何信息
        • I2C总线同一时刻，主设备和从设备只会有一个在发，另一个再收
        • 起始位及之后的8个CLK都是主设备在发送信号，此时从设备只能读取，识别主设备发送的请求，第9周期后，按照协议规定从设备需要发送ACK给主设备，
            此时，主设备必须释放总线（主设备把总线置为高电平，然后不动，表示总线空闲状态），同时从设备拉低总线发送ACK回应给主设备

210的I2C控制器

    ▶ 框图相关
        • 时钟：来源PCLK_PSYS
        • I2C总线有（CON，DATA）两个寄存器，主要负责产生I2C通信时序，如发送起始位，结束位，接受ACK等的实现
        • 移位寄存器（Shift register）,将代码中要发送的字节数据，通过移位寄存器编程一个位一个位的丢给SDA线上去发送/接受
        • 地址寄存器+比较寄存器（AddressRegister，Comparator）I2C做从设备时使用
    ▶ 主要寄存器 I2CCON、I2CSTAT、I2CADD、I2CDS
        • 时钟可以进过2级分频
        • I2CCON + I2CSTAT: 用来产生时序和I2C接口时序        
        • I2CADD:用来写自己的slave address
        • I2CDS:存储发送/接受的数据

I2C的应用：gsensor

    ▶ 结构框图

        • PWMTOUT3引脚控制gsensor的供电，默认gsensor是不通电的，当输出高电频时gsensor才会同电工作
        • gsensor的SDA和SCL接的是210的I2C端口0
        • 编程时在gsensor_init函数中要去初始化相关的GPIO，要把响应的GPIO设置为正确的模式和输入输出值
    ▶ 用途：手机，平板，智能手表等设备上，用来感受人的移动，获取一些运动方向性信息用来给系统作为输入参量
        • 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，都是用来感受运动的速度，方位，旋转等信息的，所以现在最新的9轴传感器，就是把三者结合起来，
           运用一定的算法得出结论，目的是更加准确
    ▶ 科普：一般传感器的接口有2种，模拟接口和数字接口，
         • 模式接口：用接口电平变化作为输出，SOC需要用AD接口来对接这种传感器对他输出的数据进行AD转换，得到数字电压值，再用数字电压值去校准得到压力值
         • 数字接口：后来发展起来的，是在模拟接口的基础上，芯片内部集成了AD，直接（通过一定的总线接口协议，一般是I2C）输出一个数字值的参数，这样SoC直接通过总线
           接口初始化，读取传感器输出的参数即可（比喻 gsensor,电容触摸屏IC）
    ▶ 从设备地址注意：     
        • gsensor的I2C固定地址为0b0001111, I2C地址本身是7位的，最后一位是读还是写标识位。
        •  在gsensor通信时，主设备发给gsensor信息时，SAD应该是：0b0001110
        •                     主设备读取gsensor信息时，SAD应该是：0b0001111