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一.背景
二.时序
1.基本时序
高位先行，数据线默认高电平。
起始信号：SCL时钟信号线为高电平时，SDA数据信号线由高变低出现下降沿
数据传输：
SCL时钟信号线为高电平时，SDA数据信号线电平保持稳定，此时接收方采样数据
SCL时钟信号线为低电平时，SDA数据信号线电平可以改变，此时发送方发送数据
应答信号：
第9个时钟周期，接收方需要向发送方回复应答信号（ACK低电平NACK高电平），每发一个字节，接收方回复应答信号。接收方不一定一直是主机，发送方也不一定一直是从机。发送方发送一个字节结束后，把电平拉高（线与特性），释放总线，交给接收方，若接收方拉低电平，则表示回复ACK，若接收方拉高电平，则表示回复NACK
发送一个字节后可接着发，不用再发起始信号
结束信号：
SCL时钟信号线为高电平时，SDA数据信号线由低变高出现上升沿。
由于结束信号是上升沿触发，所以当接收方拉高电平（NACK)之后要发送结束信号，则应该先拉低，再拉高电平。（若是低电平，即回复ACK，则直接拉高）
最后，注意所有起始和结束信号都是由主机发起，包括时钟信号
起始信号后第一个字节:设备地址(高7位)+数据流向位(低1位）
0x10
0001 0001 理论128个从机，实际会空出一个，只有127个从机
0:主机发送数据给从机(写)
1:从机发送数据给主机(读)
2.I2c读写时序
I2c写时序:
1.主机发送起始信号+设备地址+写位，等待从机ACK应答
2.主机发送寄存器地址，等待从机ACK应答
3.主机向从机发送数据，等待从机ACK应答
4.主机发送停止信号
I2c读时序:
1.主机发送起始信号+设备地址+写位，等待从机ACK应答
2.主机发送寄存器地址，等待从机ACK应答
3.主机重发起始信号+设备地址+读位，等待从机ACK应答
4.主机接收从机数据，主机回复ACK应答
5.当主机接收完最后一个字节数据，向从机回复NACK应答
6.主机发送停止信号
读写位和设备地址连着，所以要改变读写位就要重发设备地址，而设备地址通常为起始信号后的第一个字节，所以重发起始信号
三.AT24C02
AT24C02 是一款 2Kbit（256 字节）的串行 EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）芯片。它通过 I2C 总线接口与主控芯片（如单片机）通信，常用于存储需要掉电保存的小量数据，例如配置参数或用户设置。
📊 核心参数速览
· 存储容量：2Kbit，即 256 字节（256 x 8bit）。
· 接口类型：I2C 两线串行接口（SCL, SDA）。
· 工作电压：1.8V ~ 5.5V，宽电压范围，兼容 3.3V （使用的imx6ull）和 5V 系统。
· 通信速率：100KHZ（1.8V，2.5V，2.7V)；400kHz（5V）。
· 支持页写：一页8B。
· 擦写寿命：100 万次。
· 数据保存：100 年。
黑色芯片如下结构
A0,A1,A2默认接GND，即默认低电平。设备地址0101 0000，即0x50
四.I2c寄存器
IADR
当imx6ull芯片作为从机时，应在该寄存器传输地址，本篇作为主机使用。
IFDR
配置分频，由于采用ipg时钟，在上篇中有所提及，应为66MHZ，而本次应设置为100KHZ，计算没有具体值，采用相近的分频因子640
I2CR
TXAK：
当主机为发送模式，此位置0，表示检测从机发送的ACK，置1表示检测从机发送的NACK
当主机为接收模式，此位置0，表示主机回复给从机的ACK，置1表示主机回复给从机的NACK
I2SR
ICF：只判断确认位之前的数据是否传输
IBB：判断总线是否占用，0空闲，1占用，发送停止位之后清零
IAL：总线仲裁，置0表示不丢失总线仲裁，用于多主机情况下，置1表示仲裁丢失，没有抢到总线控制权，本次不需要，配0即可。
IIF：中断标记位，判断包括确认位之前的数据是否接收，即使GIC失能，但外设中断位也会产生，只是到不了内核。接收或发送数据之前清零，接收ACK或NACK之后置1，然后要再发送数据的话再清零。主机作为接收方时标记接收应答，置1，作为发送方时标记发送应答，置1
I2DR
五.实现
1.复用功能
引脚43的UART4 TXD被复用为I2C1的时钟线，引脚42的UART4 RXD 被复用为I2C1的数据线
// 配置引脚复用功能
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL, 1);
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA, 1);
2.电气属性
由于I2c配置了上拉电阻，所以此处应修改PUS位为11，选择22k的上拉电阻与芯片电阻并联，同时PUE为选择拉，（保持是电压输入几伏就保持，不改变）PKE位选择失能，所以12-15位为1111，配置电气属性为0xF0B0
// 配置引脚电气属性
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL, 0xF0B0);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA, 0xF0B0);3.读写时序实现
//与上面的复用功能和电气属性皆为初始化部分
I2C1->I2CR &= ~(1 << 7); // I2C1失能
I2C1->IFDR = 0x15; // 640分频
I2C1->I2CR |= (1 << 7); // I2C1使能
void i2c_write(I2C_Type *base, unsigned char dev_address, unsigned char reg_address, const unsigned char *data, int len)
{
// 通信前 仲裁丢失标志位清零 + 中断标记位清零
base->I2SR &= ~((1 << IIF) | (1 << IAL));
// 通信前，等待数据传输完毕
while ((base->I2SR & (1 << ICF)) == 0);
// 发送起始信号
base->I2CR |= (1 << MSTA);
// 主机模式：发送模式
base->I2CR |= (1 << MTX);
// 后续检测从机ACK信号
base->I2CR &= ~(1 << TXAK);
// 中断标记位清零
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
// 发送设备地址 + 写位
base->I2DR = dev_address << 1; // 101 0000 0
// 等待从机ACK
while ((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
// 中断标记位清零
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
// 发送寄存器地址
base->I2DR = reg_address;
// 等待从机ACK
while ((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
while (len--)
{
// 中断标记位清零
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
// 发送数据
base->I2DR = *data++;
// 等待从机ACK
while ((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
}
// 发送停止信号
base->I2CR &= ~(1 << MSTA);
// 等待总线空闲
while ((base->I2SR & (1 << IBB)) != 0)
{
delay_us(100);
}
}
void i2c_read(I2C_Type *base, unsigned char dev_address, unsigned char reg_address, unsigned char *data, int len)
{
// 通信前 仲裁丢失标志位清零 + 中断标记位清零
base->I2SR &= ~((1 << IIF) | (1 << IAL));
// 通信前，等待数据传输完毕
while ((base->I2SR & (1 << ICF)) == 0);
// 发送起始信号
base->I2CR |= (1 << MSTA);
// 主机模式：发送模式
base->I2CR |= (1 << MTX);
// 后续检测从机ACK信号
base->I2CR &= ~(1 << TXAK);
// 中断标记位清零
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
// 发送设备地址 + 写位
base->I2DR = dev_address << 1;
// 等待从机ACK
while ((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
// 中断标记位清零
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
// 发送寄存器地址
base->I2DR = reg_address;
// 等待从机ACK
while ((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
// 重发起始信号
base->I2CR |= (1 << RSTA);
// 中断标记位清零
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
// 重发设备地址 + 读位
base->I2DR = dev_address << 1 | 1;
// 等待从机回复ACK信号
while ((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
// 主机模式：接收模式
base->I2CR &= ~(1 << MTX);
// 中断标记位清零
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
// 代表只需要读取一个字节
if (len == 1)
{
// 代表收到一个字节后，后续回复NACK
base->I2CR |= (1 << TXAK);
}
// 假读,在半双工模式下，发送和接收都用I2DR寄存器，读一次才能启动读数据，data不++，下次读取要覆盖此次读取发送时残留的数据
*data = base->I2DR;
// 读取len个字节数据
while (len-- != 0)
{
// 代表收到一个字节数据,并且主机回复了ACK
while ((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
// 中断标记位清零
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
// 代表数据全部接收完
if (len == 0)
{
// 发送停止信号
base->I2CR &= ~(1 << MSTA);
// ACK,以便下次通信发送数据时发送方检测ACK
base->I2CR &= ~(1 << TXAK);
// 等待总线空闲
while ((base->I2SR & (1 << IBB)) != 0)
{
delay_us(100);
}
}
else if (len == 1)
{
// NACK
base->I2CR |= (1 << TXAK);
}
*data++ = base->I2DR;
}
}i2c_read(I2C1, 0x50, 0, buffer, 5);
设备地址0x0101 0000，即0x50
寄存器地址 0 是 AT24C02 内部的存储单元地址，也叫字地址（Word Address）。
AT24C02 的存储空间是 256 字节（2K bit），地址范围是 0x00 ~ 0xFF。
-
你传
0，表示要从第 0 个字节开始读写。 -
你传
0x10，表示从第 16 个字节开始。 -
容易混淆的两个“地址”
名称 含义 例子 谁决定的 设备地址 I2C 总线上识别哪个芯片 0x50 芯片型号 + A0/A1/A2 引脚 字地址 EEPROM 内部存储单元的偏移量 0x00 ~ 0xFF 你在代码里自己分配
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