linux设备驱动程序架构分析之i2cspec摘要

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1、1、I2C总线介绍I2C（Inter-IntegratedCircuits内置集成电路）总线是由PHILIPS公司提出的一种串行总线，用于连接处理器及其外围设备，它具有如下特点：1只有两条总线线路：一条率行数据线（SDA），一条屮行吋钟线（SCL）。1每个连接到总线的器件都可以使用软件根据它的惟一的地址来识别。1传输数据的设备阏是简中.的主/从关系，1主机可以用作主机发送器或主机接收器。1它是一个處正的多主机总线，两个或多个主机同时发起数椐传输吋.可以通过冲突检泗和仲哉米防止数据被破坏。1串行的8位双向数

2、据传输，位速率在标袱榄式下可以达到lOOkbit/s,在快逨梭式下可达400kbit/s，在商速榄式下可达3.4Mbit/s。1I2C总线上可杜接的设备数笊受总线的最大电容4OOpF限制，如果所挂接的是相同型号的器件，则还受器件地址位的限制。基T微找制器的屯路设计通常耑耍满足如下设计紅准：1.一个完整的系统通常至少包栝一个微控制器和M•它一些外围设备，如内存，I/O扩展等。2.连接各种外凼设备到系统所耑的开销必须达到最小。3.执行控制功能的系统不需耍很离的数裾传输速率，4.系统整体性能取决于选择的外围设备

3、和用于迮接设备的总线的特性。耍设计一个满足以上耍求的系统，一个串行总线结构是必须的。虽然中行总线的数据岙吐虽不如并行总线，但是中行总线需耍更少的线路并J1占）N更少的处理器引脚。然而，一个总线并不仅仅是连接线路，它包括与系统通估所苽的所有的数据格式和协议。中行总线上的设备进行通信必须迺守某些协议以避免出现数据混淆、丢失和阻塞。快速设备必须能够与慢速设备通信。整个系统必须不依赖于某个设备，否则就可能无法进行改动和升级。协议还应该能够决定哪个设备对总线进行控刺和控制的时间，而1L，如果具有不同吋钟频率的设备连

4、接到总线上，总线必须提供统--的吋钟源。所冇这些标准都念在I2C总线规范中。2、I2C总线的概念I2C总线支持任意1C设计工艺的设备（NMOS、CMOS、bipolar）◊使用两条线路在设备间传递信息,一条串行数据线（SDA）,一条串行时钟线（SCL）◊毎个设备⑴一个唯一的地址标识，不管它是微控制器、LCI）控制器、存储器还是犍盘接U。根据设备的功能，毎个设备即可以足数据的发送者，也可以足数扼的接收者。显然LCD控制器只能足数据的接收者，而存储器则即可以数扼的接收杏，也可以足数抛的发送者，除了数抛的发送者

5、和接收存，设谷可以也区分为主设备和从设备9主设答发起数裾传输。接收主设备发送的数裾的设备足从设备D表一：I2C总线术语术语描述Transmitter发送者向12C总线上发送数据的设备Receiver接收者从I2C总线上接收数据的设备Master主设备发起传输，产生时钟信号，结朿传输的设备。Slave从设备接收主设备发送的数据的设备Multi-master多主设备多个主设备可以同时尝试取得总线控制权Arbitration仲裁器当多个主设备同时要求传输数据时，用来仲裁哪个主设备获得总线控制权的过程。Synch

6、ronization同步同步多个设备的时钟信号的过程12（:总线足多主设备总线，冈为t设备通常足微控制器，所以我们來考虑连接两个微控制器的12C总线数据传输的例子，如下阁所示:Fig.2Exampleofanl2Obusconfigurationusingtwomicrocontrollers.STATICRAMOREEPROM这个例子强调I2C总线上的主设备/从设备和发送者/接收者关系，耑要注意的是这种关系并不是固定不变的.而是依輓千某一吋刻数据传输的方向。传输数据的流程如下：1)如果微控制器A想耍发送

7、数据给微控制器B:微控制器A(master),探测(addresses)微挖制器B(slave)微校制器A(master-transmitter),发送数掘到微拉制器B(slave-receiver)微控制器A结來数据传输„2)如果微控刺器A想要从微控制器B接收数据：微控制器A(roaster),探测(addresses)微控制雜B(slave)微控制器A(master-receiver)从微控制雜B(slave-transmitter)接收数裾微控制器.

8、结束数椐传输。在这个例子屮，master(即微

9、控制器A)产生时钟信号，并结朿传输。因力I2C总线可以连接多个微控制器，所以可能出现多个master间时頃求发起数据传输。为了避免可能ill此引起的浞乱，一种仲裁程序己经被幵发出來。I2C总线上的时钟信号总足由master设备产生。当在总线上传输数裾Bl，毎个master屈于它自己的吋钟信号。3、I2C总线特征SI)A和SCL都是双向线，通过一个电源或上拉电BI连到到正电压上，如下图所示：当总线空闲时，SDA和SCL邡足尚电平