概述

I2C（Inter－Integrated Circuit）總線是由PHILipS公司開發的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。是微電子通信控制領域廣泛采用的一種總線標準。具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優點。

I2C 總線通過串行數據（SDA）線和串行時鐘（SCL）線在連接到總線的器件間傳遞信息。每個器件都有一個唯一的地址識別（無論是微控制器——MCU、LCD驅動器、存儲器或鍵盤接口），而且都可以作為一個發送器或接收器（由器件的功能決定）。

I2C有四種工作模式:

1.主機發送

2.主機接收

3.從機發送

4.從機接收

以我們的S5PC100來說，我們主要討論的主機發送模式。

在傳輸數據的時候，串行數據線(SDA)必須在時鐘的高電平周期保持穩定，串行數據線(SDA)的高或低電平的狀態只有在串行時鐘線(SCL)的時鐘信號是低電平時才能改變。這是由于當處于時鐘的高電平周期時，串行數據線的電平變化具有特殊的含義。

串行時鐘線(SCL)是高電平時，串行數據線(SDA)從高電平向低電平切換，這種情況表示起始條件。

串行時鐘線(SCL)是高電平時，串行數據線(SDA)從低電平向高電平切換，這種情況表示停止條件。

在數據傳輸時，發送到SDA線上的每個字節必須是8位，每次數據可以發送的字節數量不受限制。并且每個字節后必須跟一個響應位。

在linux內核中定義了I2C驅動體系結構。我們通過一個圖來說明:

在Linux系統中，I2C驅動由三部分構成，即I2C核心、I2C總線驅動和I2C設備驅動。

I2C核心用于聯系I2C設備驅動與I2C控制驅動的紐帶。實現了一組和硬件無關的函數。

I2C總線驅動用于在I2C總線上產生相應的時序。

I2C設備驅動調用I2C core中的函數來完成I2C設備驅動的注冊以及I2C消息的封裝。這也是我們主要關心的部分。

在I2C子系統中實現I2C通用設備驅動，我們可以使用這個通過驅動來實現對I2C設備的控制，但是I2C消息就必須由用戶程序自己封裝，這絕對是不可行的。所以我們推薦自己實現對應的I2C特定驅動，從中封裝I2C消息。使用戶程序不需關心內部的細節。

但是我們還是首先需要了解一下如何使用這個通用的I2C驅動。

首先我們需要配置內核來添加I2C總線驅動。修改內容為:

首先修改配置文件，添加S5PC100的支持。然后執行make menuconfig來添加總線設備驅動和通過設備驅動。

之后編譯內核，運行內核后我們會發現在/dev/下多了兩個設備節點i2c-0和i2c-1.這是證明我們的通用設備驅動已經加載成功。

我們直接訪問這個設備文件就可以控制I2C設備。如何操作呢？

在應用程序中:

1.打開i2c設備文件。

2.構建消息

3.執行ioctl操作

打開i2c設備文件不用多說。構建什么消息呢？

我們首先需要來看兩個數據結構

i2c_rdwr_ioctl_data 用于給ioctl操作傳遞參數。當中有兩個成員。

第一個參數為msgs。即要傳遞的消息。它是一個指針，由于保存一個消息的首地址或者一組消息的數組首地址。

第二個參數為消息的個數。

接下來我們來看i2c_msg

該結構體用于封裝一個消息。

addr：即從設備的地址

flags：標志，下面定義了很多標志。0代表寫。1代表讀

len: 數據的長度

buf: 用于發送或者接收數據的緩沖區。

知道構建消息相關的兩個結構體了，那么接下來我們應該如何構建消息呢？這就需要查看對應要訪問的i2c設備的芯片手冊了。

打開lm75的芯片手冊。

首先我們需要找到lm75的從機地址。

i2c設備地址有7位構成高4位是固定的，低3位由設備的三個地址引腳來決定。

通過這里我們得知lm75溫度傳感器的i2c地址的高4位。低三位我們通過查看原理圖可以得知都為0.所以lm75的i2c地址為0x48.

我們通過一個圖可以得知lm75溫度傳感器的內部寄存器的操作過程：

首先我們可以看到一個pointer 寄存器，它用于選擇到底要訪問哪個寄存器。

剩下四個寄存器分別有不同的功能。我們當前就是讀取溫度值，所以直接操作溫度寄存器即可。

如何操作我們需要查看lm75的訪問時序圖。

通過查看lm75的溫度寄存器可以得知溫度寄存器有16位，高8位表示對應的整數的溫度，第7位值為1，表示在高8位的溫度的基礎上加0.5攝氏度。并且如果最高位為1的話表示當前讀到的數值是一個負數的補碼。即零

下多少度。

所以如果想要讀取溫度的話我們至少需要讀取兩個字節的數據。

接下來我們來看時序圖。

根據時序圖我們就可以構建消息了。

首先我們需要設置pointer寄存器，指向lm75的溫度寄存器。

之后再構建一個消息用于讀取溫度的值

消息構建好后就可以執行ioctl操作了：

我們測試一下。。。

那么如何是我們自己編寫特定的i2c驅動怎么做呢？

首先我們需要在平臺代碼中加入lm75的設備信息。

type代表設備類型，addr：從設備號，platform_data平臺數據。irq中斷號。

添加設備信息后，在內核啟動后，會將數組中的所有設備全部注冊到內核中。

接下來我們來看如何編寫一個特定的i2c設備驅動:

1.構建i2c設備驅動結構體(i2c_driver)

1.PRobe/remove 對應之前的加載函數與卸載函數

2.driver成員。通用驅動屬性，我們需要設置name成員但不是用于匹配設備，那如何匹配設備呢？

3.id_table成員用于設置當前i2c_driver所支持的設備類型。

i2c_device_id結構體中有兩個成員name用于配置設備，driver_data驅動的私有數據，我們基本不會用，直接傳遞0即可。

并且要求，在設置完支持的設備后，需要在后面添加一個空成員用于結束標志

2.實現字符設備驅動模型(之前的加載函數用于probe，卸載函數用于remove)

3.實現讀操作用于讀取溫度。當中構建消息，發送消息:

i2c_transfer(適配器, 消息首地址, 數量);

適配器從何而來，當我們的i2c設備與驅動匹配后執行probe函數，第一個參數為client。它當中就包含了適配器，所以我們在probe函數中，將client的首地址保存起來，用于傳輸消息。

3.加載函數中注冊i2c設備驅動i2c_add_driver

4.卸載函數中注銷i2c設備驅動i2c_del_driver

文章來源：華清遠見嵌入式學院，原文地址：http://www.embedu.org/Column/Column853.htm

更多相關嵌入式免費資料查看華清遠見講師博文>>