i2c子系统—i2c驱动框架

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9.1 i2c物理总线

如上图所示，i2c支持一主多从，各设备地址独立，标准模式传输速率为100kbit/s，快速模式为400kbit/s。总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空 闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。

i2c物理总线是由两根双向信号线组成的，一根是数据线SDA（传输具体数据），另一根是时钟线SCL（数据收发同步）。i2c总线由主设备控制，主设备作为主机，可以控制各个从设备，这些从设备包括但不限于IO扩展器、各种传感器、EEPROM、ADC/DAC等。i2c总线采用漏极开路的设计，只会拉低总线，或“释放”它并让上拉电阻将其拉高。在空闲状态下，两条信号线经由上拉电阻后同时处于高电平，当想要传输低电平的逻辑时，会激活下拉场效应管，实现总线的拉低。

9.2 i2c基本通信协议

9.2.1 i2c总线特点

• 只需要SDA.SCL两条总线，这样芯片硬件设计、布线非常简单;
• 它是—种同步、串行、半双工通信方式，没有严格的波特率要求;
• 它是一种主从模式的通信协议，通信开始总是由主设备发起，从设备被动响应请求;
• 每个从设各都有一个独一无二的从设备地址用来表示该器件，同一总线上要仅持该地址唯—;
• l2C是真正的多主设各总线，可提供仲裁和冲突检测;

9.2.2 起始信号与停止信号

当SCL线为高电平时，SDA线由高到低的下降沿，为传输开始标志(S)。直到主设备发出结束信号§， 否则总线状态一直为忙。结束标志§为，当SCL线为高电平时，SDA线由低到高的上升沿。

• 开始信号(S)，SCL为高，SDA由高变低（SDA拉低）
• 结束信号§，SCL为高，SDA由低变高（SDA拉高）
• 响应信号（ACK）：接收器在收到8位数据后，在第9

9.2.3 数据格式与应答信号

i2c的数据字节定义为8-bits长度，对每次传送的总字节数量没有限制,但对每一次传输必须伴有一个应答(ACK)信号， 其时钟由主设备提供，而真正的应答信号由从设备发出，在时钟为高时，通过拉低并保持SDA的值来实现。如果从设备忙， 它可以使 SCL保持在低电平，这会强制使主设备进入等待状态。当从设备空闲后，并且释放时钟线，原来的数据传输才会继续。

9.2.4 主机与从机通信

i2C总线有7位寻址和10位寻址两种模式，通常我们使用7bit模式。这就使得/2C总线上理论上寻址模式的最大节点数为128(2"7)个或1024(2410)个。但I2C有16个保留从机地址，所有i2c最多有128-16=112个从机地址

开始标志(S)发出后，主设备会传送一个7位的Slave地址，并且后面跟着一个第8位为读写方向位，其中0表示写，1表示读，也称为Read/Write位。 R/W位表示主设备是在接受从设备的数据还是在向其写数据。然后，主设备释放SDA线，等待从设备的应答信号(ACK)。 每个字节的传输都要跟随有一个应答位。应答产生时，从设备将SDA线拉低并且在SCL为高电平时保持低。 数据传输总是以停止标志（P）结束，然后释放通信线路。 然而，主设备也可以产生重复的开始信号去操作另一台从设备， 而不发出结束标志。综上可知，所有的SDA信号变化都要在SCL时钟为低电平时进行，除了开始和结束标志。

9.3 i2c驱动框架

i2c子系统(I2C总线设备的驱动框架)，目的是让驱