IIC小结

一.IIC必知基本知识

1. 两根线SCL SDA，同步、串行、半双工

2. 多从机设备，每一个器件都可以既当主机，又当从机，每个器件都有一个7bit的地址标识

3.具有冲突检测和仲裁机制，当多主机同时启用总线时，可以防止错误产生

4.四大信号：起始信号、终止信号、应答信号和发送信号（SCL高电平SDA信号不可变化，为接收器接收；SCL低电平SDA可以变化,为发送器发送信号）

5. 发送器不同于串口（可以发5-8位数据位），iic必须每次发一个字节

6. 发送器每次发送完一个字节数据之后，接收器必须发送一位的应答位来回答发送器

7. 典型IIC时序：

接下来的8，9步被封装在iic_transfer、i2c_smbus_xfer等API函数中

8. IIC读流程：

主机发送起始信号（标志通信的开始） -> 发送I2C设备以及写（请求写入数据）-> 从机发送应答ACK信号 -> 重新发送开始信号（可有可没有） -> 主机发送要读取数据的寄存器地址 -> ACK ->主 机重新发送开始信号（标志接下来的操作是读取数据而不是写）->发送I2C设备以及读（请求读取数据）-> ACK ->从设备将数据字节发送给主机->主机发送ACK信号->主机发送停止信号

9. IIC写流程：

主机发送开始信号 -> 主机发送I2C设备地址及0写（表示要写数据） -> 从机发送应答ACK信号 ->

重新发送开始信号（可有可没有） -> 主机发送要写入数据的寄存器地址 -> 从机发送ACK信号 -> 主机发送要写入寄存器的地址 -> ACK信号 -> 停止信号

总结：

• 写操作：

  • 主设备发送寄存器地址和要写入的数据。
  • 从设备接收到寄存器地址后，准备接收数据。

• 读操作：

  • 主设备首先发送寄存器地址以指定要读取的寄存器。
  • 接着，主设备通过发送重复开始信号（Repeated START），切换到读取模式，并发送设备地址及读操作位（1）。
  • 从设备根据指定的寄存器地址将数据发送给主设备。

10.总线速度 五种模式

二.具体操作，驱动设备分离的思想，主控制器由I.MX的iic控制器，从设备这里设置为ap3216

  I.MX 的 I2C 适配器驱动采用了 DMA 方式

I.MX适配器驱动（SOC.I2C控制器，主） + I.MX设备驱动（AP3216，从，外接设备）

①NXP官方已经撰写完成，包括中断号获取、linux虚拟内存映射获取I2C1控制器实际物理地址、初始化等工作

②设备树修改IO口，复用IO口，并创建相应的设备信息（ap3216），包括compatible和reg器件地址 →AP3216驱动编写

→2.1 驱动注册：将ap3216注册到核心层，使内核开始监听匹配的I2C设备

   2.2 设备与驱动匹配：内核在I2C 总线上扫描设备并通过 ap3216c_id 和 ap3216c_of_match 进行设备与驱动的匹配。当匹配成功时，内核会调用驱动程序中的 probe 函数。

   2.3 初始化设备： ap3216c_probe()：当 probe 函数被调用时，它会初始化 AP3216C 设备。具体步骤包括：

1. 获取并解析设备树中的配置信息（如果使用设备树）。
2. 为设备结构体（如 ap3216c_dev）分配内存并初始化相关成员变量，包括 private_data，用于存储 i2c_client 结构体。
3. 注册字符设备，以便通过 /dev 接口与用户空间进行交互。
4. 初始化设备所需的资源，如 GPIO、时钟等。

2.4 设备操作：在应用程序中，可以通过标准的字符设备接口（如 open, read, write）访问 AP3216C 传感器的数据。这些接口调用会触发驱动中的相应操作函数，例如：ap3216c_read_reg()：读取单个寄存器的数据。

2.5 数据处理：

• 驱动会周期性地读取 AP3216C 的传感器数据（如 IR、ALS、PS）。这些数据通过合适的接口传递给用户空间的应用程序。
• 数据处理的流程通常是通过定时器或中断触发的，例如每隔一段时间（如 0.3 秒）通过 QTimer 定时器调用相应的槽函数来读取数据并更新显示。

2.6 驱动卸载：当驱动需要被卸载的时候，会释放所有分配的资源

整个执行流程从驱动的注册开始，到设备的匹配与初始化，进而通过字符设备接口进行数据交互，最后在需要时卸载驱动并释放资源。这一流程确保了 AP3216C 传感器的正常工作，并通过内核驱动为用户空间提供稳定的访问接口。

③QT：在 Qt 中，定时器（ QTimer）与槽函数之间的连接是通过信号和槽的机制来实现的。具体来说， QTimer 对象会发出一个 timeout() 信号，当定时器达到设定的时间间隔时，Qt 会自动触发这个信号，调用与之关联的槽函数。

connect连接槽函数以及信号：connect(ap3216c_tim, &QTimer::timeout, this, &MainWindow::ap3216_timeout);

三.LCD驱动 GT911

裸机：寄存器设置，配置LCD现存 VSYNC等 -> LCD IO口初始化 -> LCD像素时钟设置
驱动：IIC驱动+中断（监测到触摸信息后会触发中断，在中断函数里面读取触摸点信息）+input子系统触摸屏上报

LCD驱动 platform ——只需要修改设备树（电气属性、背光信息等）

多点触摸屏驱动编写与测试：

多点电容触摸的两大协议：TypeA（上报原始数据）以及 TypeB采用！（slot更新触摸点信息并硬件追踪上报）

1. 驱动主框架是 IIC 设备，会用到中断，在中断处理函数里面上报触摸点信息，要用到 input 子系统框架

2. 设备树 IO 修改， IIC 节点添加：，修改屏幕参数

INT- GPIO1_IO09 GPIO

RST-SNVS_TAMPER9 GPIO

I2C_SDA-UART5_RXD

I2C_SCL-UART5_RXD

1. 主体 I2C 框架准备好

2. 复位引脚和中断引脚，包括中断

3. input 子系统框架 这里通过触发ABS_MT事件上报

4. 初始化 ft5426

5. 在中断服务函数里面读取触摸坐标值，然后上报给系统

可以作为难点：注意：采用request_thread_irq（比request_irq多一个threaded函数）实现中断线程化

那么为什么要中断线程化呢？我们都知道硬件中断具有最高优先级，不论什么时候

只要硬件中断发生，那么内核都会终止当前正在执行的操作，转而去执行中断处理程序 ( 不考虑

关闭中断和中断优先级的情况 ) ，如果中断非常频繁的话那么内核将会频繁的执行中断处理程序，

导致任务得不到及时的处理。中断线程化以后中断将作为内核线程运行，而且也可以被赋予不

同的优先级，任务的优先级可能比中断线程的优先级高，这样做的目的就是保证高优先级的任

务能被优先处理。大家可能会疑问，前面不是说可以将比较耗时的中断放到下半部 (bottom half)

处理吗？虽然下半部可以被延迟处理，但是依旧先于线程执行，中断线程化可以让这些比较耗

时的下半部与进程进行公平竞争。

       要注意，并不是所有的中断都可以被线程化，重要的中断就不能这么操作。对于触摸屏而

言只要手指放到屏幕上，它可能就会一直产生中断 ( 视具体芯片而定， FT5426 是这样的 ) ，中断

处理程序里面需要通过 I2C 读取触摸信息并上报给内核， I2C 的速度最大只有 400KHz ，算是低

速外设。不断的产生中断、读取触摸信息、上报信息会导致处理器在触摸中断上花费大量的时

间，但是触摸相对来说不是那么重要的事件，因此可以将触摸中断线程化。

-> 思考： 在嵌入式软件开发中，线程化的需求通常由以下几种情况引发：

1. 并发任务处理

• 需求：当系统需要同时处理多个任务或服务时，例如同时处理传感器数据采集、用户界面更新和通信任务。
• 例子：同时读取传感器数据、处理用户输入、并进行通信时，将这些任务分配到不同的线程中可以提高响应性和效率。

2. 实时性要求

• 需求：对于有实时性要求的任务，需要确保任务能够及时响应外部事件。
• 例子：实时控制系统，如电机控制或传感器数据处理，可能需要单独的线程来确保响应时间符合要求。

3. 资源管理

• 需求：当需要对共享资源进行保护，避免数据竞争或冲突时。
• 例子：多个线程需要访问同一个硬件资源或数据结构时，使用互斥锁（mutex）来保护资源的访问，防止数据不一致性。

4. 异步操作

• 需求：当需要执行一些耗时操作而不阻塞主线程。
• 例子：在处理网络请求或文件读写时，使用线程来执行这些操作，从而避免主线程被阻塞，保持界面的响应性。

5. 提高系统吞吐量

• 需求：提高系统的处理能力，通过并行化任务来提高吞吐量。
• 例子：在图像处理、数据分析等高负载应用中，将不同的处理步骤分配到不同的线程中以提高整体处理速度。

6. 任务分离与组织

• 需求：将复杂的任务分解成更简单的子任务，以提高代码的组织性和可维护性。
• 例子：将用户界面处理、数据采集和数据处理分开到不同的线程中，使每个线程专注于一个任务，提高代码的清晰度。

7. 响应外部事件

• 需求：处理外部事件时需要保证系统能够实时响应。
• 例子：处理中断或接收来自外部设备的数据，通常会使用线程来处理这些事件，以确保系统能够及时响应。

总结

线程化通常用于提高系统的并发处理能力、确保实时性、保护共享资源、执行异步操作、提高系统吞吐量、分离任务以及响应外部事件。根据具体的需求和系统设计，可以选择合适的线程管理方式来实现这些目标。

补充：input子系统——管理比如按键输入、键盘、鼠标、触摸屏等的子系统

核心层：向Linux注册字符设备，input子系统所有设备的主设备号都是13，我们只需要注册一个input设备即可，即注册好input_dev设备，会在/dev/input目录下生成名为/dev/input/eventX的设备文件我们读取这个文件就可以获取到输入事件信息，比如按键值什么的。使用 read函数读取输入设备文件，也就是/dev/input/eventX，读取到的数据按照 input_event 结构体组织起来。获取到输入事件以后(input_event 结构体类型)使用 switch case 语句来判断事件类型，本章实验我们设置的事件类型为 EV_KEY，因此只需要处理 EV_KEY 事件即可。比如获取按键编号(KEY_0 的编号为 11)、获取按键状态，按下还是松开的？

上报输入事件：

input 设备都是具有输入功能的，但是具体是什么样的输入值 Linux 内核是不知道的，我们需要获取到具体的输入值，或者说是输入事件，然后将输入事件上报给 Linux 内核。不同的事件，其上报事件的 API 函数不同。