i2c总线之通信原理及linux驱动中读写时序的实现

一、I2C简介
I2C使用两条线在主控制器和从机之间通信，SCL(串行时钟线)和SDA(串行数据线)，这两条线需接5~10欧上拉电阻，总线空闲空闲时，SCL和SDA处于高电平，I2C总线标准模式速度可以达到100K/S，快速模式可以达到400K/S。
一个I2C总线可以挂多个I2C从设备，通过I2C器件地址去识别不同的设备，如图

二、I2C通信原理
1.起始位

2.停止位

3.数据传输：I2C在数据传输时要保证SCL高电平期间，SDA数据稳定，因此SDA上数据变化只能SCL低电平期间发生，如图

4.应答信号：当I2C主机发送完8位数据后，将SDA设置为输入状态，等待I2C从机应答，应答信号由从机发出，主机需要提供应答信号所需时钟，主机发送完8位数据后，紧跟一个时钟信号，就是给应答信号提供的，从机将SDA拉低来表示发出应答信号，表示通信成功，否则表示通信失败，I2C总线是单字节读写时序
5.I2C写时序

• 开始信号
• 发送 I2C 设备地址，每个 I2C 器件都有一个设备地址，通过发送具体的设备地址来决定访问哪个I2C 器件。这是一个8位的数据，其中高7位是设备地址，最后1位是读写位，为1的话表示这是一个读操作，为0的话表示这是一个写操作。
• I2C 器件地址后面跟着一个读写位，为0表示写操作，为1表示读操作。
• 从机发送的 ACK 应答信号。
• 重新发送开始信号。
• 发送要写写入数据的寄存器地址。
• 从机发送的 ACK 应答信号。
• 发送要写入寄存器的数据
• 从机发送的 ACK 应答信号。
• 停止信号。

6.I2C读时序：读时序分为4大步，第一步是发送设备地址，第二步是发送要读取的寄存器地址，第三步重新发送设备地址，最后一步就是I2C从器件输出要读取的寄存器值

• 主机发送起始信号。
• 主机发送要读取的I2C从设备地址。
• 读写控制位，因为是向I2C从设备发送数据，因此是写信号0。
• 从机发送的ACK应答信号。
• 重新发送START信号。
• 主机发送要读取的寄存器地址。
• 从机发送的ACK应答信号。
• 重新发送START信号。
• 重新发送要读取的I2C从设备地址。
• 读写控制位，这里是读信号1，表示接下来是从I2C从设备里面读取数据。
• 从机发送的ACK应答信号。
• 从 I2C 器件里面读取到的数据。
• 主机发出NO ACK信号，表示读取完成，不需要从机再发送ACK信号了。
• 主机发出STOP信号，停止I2C通信

三、代码实现I2C读写时序

#include <linux/i2c.h>
static int i2c_write(struct i2c_adapter *i2c_adap,unsigned int address,
			unsigned int len, unsigned char const *data)
{
	struct i2c_msg msgs[1];
	int ret;
	if(!data || !i2c_adap){
		printk("---error---\n");
	}
	msgs[0].addr=address;
	msgs[0].flags=0; //write flag
	msgs[0].buf=(unsigned char *)data;
	msgs[0].len=len;
	/*i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)
		num：消息数量，也就是 msgs 的数量
		返回值：负值，失败，其他非负值，发送的 msgs 数量*/
	ret=i2c_transfer(i2c_adap,msgs,1);
	if (ret == 1)
		return 0;
	else if(ret == 0)
		return -EBUSY;
	else
		return ret;
}

static int i2c_read(struct i2c_adapter *i2c_adap,
			unsigned int address, unsigned int reg,
			unsigned int len, unsigned char *data)
{
	struct i2c_msg msgs[2];
	int ret;
	if(!data || !i2c_adap){
		printk("---error---\n");
	}	
	//发送要读取的寄存器首地址
	msgs[0].addr=address;
	msgs[0].flags=0; //write flag
	msgs[0].buf=&reg; //读取的首地址
	msgs[0].len=1;
	
	//读取寄存器数据
	msgs[1].addr=address;
	msgs[1].flags=I2C_M_RD; //read flag
	msgs[1].buf=data;
	msgs[1].len=len; //读取的数据长度
	
	ret=i2c_transfer(i2c_adap,msgs,2); 
	if (ret == 2)
		return 0;
	else if(ret == 0)
		return -EBUSY;
	else
		return ret;
}

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