MicroPython中I2C模块的设计与实现(1) - machine_i2c框架的机制

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#arm #嵌入式硬件 #mcu

本文介绍MicroPython中I2C模块machine_i2c的设计与实现，重点分析了machine_i2c的框架机制及其实现细节，包括init()和transfer_single()等关键函数的作用和移植方法。

MicroPython中I2C模块的设计与实现(1) - machine_i2c框架的机制

苏勇，2022年3月

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MicroPython中I2C模块的设计与实现(1) - machine_i2c框架的机制

Introduction

MicroPython在extmod目录下提供了machine_i2c的实现框架，并附带了一个GPIO模拟I2C的实现实例SoftI2C。在本文中，将具体分析machine_i2c的实现框架，以期得到移植machine_i2c的实践方法。在阅读代码的过程中，将专注于machine_i2c的框架，但仍借助于SoftI2C实现的接口描述machine_i2c在具体平台上移植的工作。在后续的文章中，将SoftI2C作为machine_i2c的一个具体实例，与硬件I2C等同，分析SoftI2C的实现，并补完machine_i2c.c文件中需要适配具体硬件平台的部分移植代码。

Algorithm

快速浏览了extmod/machine_i2c.c文件，700多行的代码的源码文件确实比较大。跳过mp_hal_i2c_xxx()和mp_machine_soft_i2c_transfer()函数的部分代码，开始看mp_machine_i2c_xxx()和machine_i2c_xxx()系列函数，这部分内容将构成machine_i2c类模块的实现框架。

根据之前分析和设计MicroPython类模块的经验，这里先从实例化类模块的部分代码入手。以machine_i2c.c文件中的SoftI2C为例：

STATIC const mp_rom_map_elem_t machine_i2c_locals_dict_table[] = {
   
   
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_init), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_init_obj) },
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_scan), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_scan_obj) },

    // primitive I2C operations
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_start), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_start_obj) },
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_stop), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_stop_obj) },
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_readinto), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_readinto_obj) },
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_write), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_write_obj) },

    // standard bus operations
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_readfrom), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_readfrom_obj) },
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_readfrom_into), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_readfrom_into_obj) },
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_writeto), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_writeto_obj) },
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_writevto), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_writevto_obj) },

    // memory operations
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_readfrom_mem), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_readfrom_mem_obj) },
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_readfrom_mem_into), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_readfrom_mem_into_obj) },
    {
   
    MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_writeto_mem), MP_ROM_PTR(&machine_i2c_writeto_mem_obj) },
};
MP_DEFINE_CONST_DICT(mp_machine_i2c_locals_dict, machine_i2c_locals_dict_table);

STATIC const mp_machine_i2c_p_t mp_machine_soft_i2c_p = {
   
   
    .init = mp_machine_soft_i2c_init,
    .start = (int (*)(mp_obj_base_t *))mp_hal_i2c_start,
    .stop = (int (*)(mp_obj_base_t *))mp_hal_i2c_stop,
    .read = mp_machine_soft_i2c_read,
    .write = mp_machine_soft_i2c_write,
    .transfer = mp_machine_soft_i2c_transfer,
};

const mp_obj_type_t mp_machine_soft_i2c_type = {
   
   
    {
   
    &mp_type_type },
    .name = MP_QSTR_SoftI2C,
    .print = mp_machine_soft_i2c_print,
    .make_new =

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