EEPROMI2C设备操作说明

...wd......wd......wd...I2C协议2条双向串行线，一条数据线SDA，一条时钟线SCL。SDA传输数据是大端传输，每次传输8bit，即一字节。支持多主控(multimastering)，任何时间点只能有一个主控。总线上每个设备都有自己的一个addr，共7个bit，播送地址全0.系统中可能有多个同种芯片，为此addr分为固定局部和可编程部份，细节视芯片而定，看datasheet。1.1I2C位传输数据传输：SCL为高电平时，SDA线假设保持稳定，那么SDA上是在传输数据bit；假设SDA发生跳变，则用来表示一个会话的开场或完毕〔后面讲〕数据改变：SCL为低电平时，SDA线才能改变传输的bit1.2I2C开场和完毕信号开场信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开场传送数据。完毕信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，完毕传送数据。1.3I2C应答信号Master每发送完8bit数据后等待Slave的ACK。即在第9个clock，假设从IC发ACK，SDA会被拉低。假设没有ACK，SDA会被置高，这会引起Master发生RESTART或STOP流程，如下所示：1.4I2C写流程写存放器的标准流程为：1.Master发起START2.Master发送I2Caddr〔7bit〕和w操作0〔1bit〕，等待ACK3.Slave发送ACK4.Master发送regaddr〔8bit〕，等待ACK5.Slave发送ACK6.Master发送data〔8bit〕，即要写入存放器中的数据，等待ACK7.Slave发送ACK8.第6步和第7步可以重复屡次，即顺序写多个存放器9.Master发起STOP写一个存放器写多个存放器1.5I2C读流程读存放器的标准流程为：1.Master发送I2Caddr〔7bit〕和w操作1〔1bit〕，等待ACK2.Slave发送ACK3.Master发送regaddr〔8bit〕，等待ACK4.Slave发送ACK5.Master发起START6.Master发送I2Caddr〔7bit〕和r操作1〔1bit〕，等待ACK7.Slave发送ACK8.Slave发送data〔8bit〕，即存放器里的值9.Master发送ACK10.第8步和第9步可以重复屡次，即顺序读多个存放器读一个存放器读多个存放器1.前言

对于大多数工程师而言，I2C永远是一个头疼的问题。相比UART和SPI而言，I2C的时序要复杂一些，I2C组合变化也丰富一些。在这里以AT24C04为例说明I2C使用过程中的一些注意点。2.AT24C04操作示意图图AT24C04操作示意图示意图说明：示意图分阐述了4种不同的操作方式，例如写单个存储单元，写多个存储单元，读单个存储单元和写单个存储单元。对于单个操作而言，上部为MCU通过I2C输出的相关指令，下部为I2C设备的响应。例如写单个存储单元操作时，MCU发出I2C启动，设备地址，写标志位等，而I2C设备输出多个ACK。3.假设干说明3.1根本操作方式I2C设备的操作可分为写单个存储字节，写多个存储字节，读单个存储字节和读多个存储字节。相对于AT24C04而言，这些读写动作相对于内部的存储单元而言，对于其他的具备I2C接口的AD或传感器而言，存储单元变成了存放器单元。虽然存在概念上的差异，但是其操作原理确实一样的。3.2无应答在以上4种情况中，无应答为MCU发出，无应答意为MCU不需要从机输出数据，MCU将会停顿本次I2C操作。需要说明的是，无应答并不是一种异常情况。3.3I2C设备并不只有一个设备地址这一点往往被忽略，一般情况下认为在I2C启动信号之后的字节为I2C从机地址〔7位〕。对于AT24C04而言，内部具有4Kb存储位，合计512字节。假设需要访问512字节内容，总共需要9根地址线(8位宽度)，那么上图中的存储地址(8位长度)显然还差了一位，那么就需要从设备地址中“借〞1位，这就使得AT24C04具有两个I2C地址，例如0x50和0x51。3.4存储地址相对于AT24C04而言，存储地址占1个字节。假设换成其他I2C设备，例如ADXL345，存储地址被存放器地址替代即可，其他操作方式相似。但是像AT24C32或AT24C64这样的大容量EEPROM，则存储地址需要2字节描述，也就意味着需要连续发送两个字节地址信息且高字节在前。其他像BH1750这样的光照芯片，存储地址被具体的操作命令替代，使用I2C设备时需要因地制宜，切不可照搬教条。3.5连续读和连续写限制AT24C04中存在页的概念，一页的大小为8字节，假设果在单页的范围内，存储地址累加，假设超过该页的最大地址，存储地址回到页开场处。所以对于连续读和连续写而言，最大的操作字节数为8。假设需要操作的字节内容超过8字节，则需要进展翻页操作，即写入下一页的起始存储地址。4总结

I2C设备有很多种，假设掌握根本原理，便可见招拆招，那是I2C总线就不那么难了。5.参考资料2.PowerPC的I2C实现Mpc8560的CCSR中控制I2C的存放器共有6个。2.1I2CADR地址存放器CPU也可以是I2C的Slave，CPU的I2C地址有I2CADR指定2.2I2CFDR频率设置存放器TheserialbitclockfrequencyofSCLisequaltotheCCBclockdividedbythedivider.用来设置I2C总线频率2.3I2CCR控制存放器MEN：ModuleEnable.置1时，I2C模块使能MIEN：ModuleInterruptEnable.置1时，I2C中断使能。MSTA：Master/slavemode.1Mastermode，0Slavemode.当1->0时，CPU发起STOP信号当0->1时，CPU发起START信号MTX：Transmit/receivemodeselect.0Receivemode，1TransmitmodeTXAK：Transferacknowledge.置1时，CPU在9thclock发送ACK拉低SDARSTA：RepeatSTART.置1时，CPU发送REPEATSTARTBCST：置1，CPU接收播送信息〔信息的slaveaddr为7个0〕2.4I2CSR状态存放器MCF：0Bytetransferisinprocess1BytetransferiscompletedMAAS：当CPU作为Slave时，假设I2CDR与会话中Slaveaddr匹配，此bit被置1MBB：0I2Cbusidle1I2CbusbusyMAL：假设置1，表示仲裁失败BCSTM：假设置1，表示接收到播送信息SRW：WhenMAASisset,SRWindicatesthevalueoftheR/Wcommandbitofthecallingaddress,whichissentfromthemaster.0Slavereceive,masterwritingtoslave1Slavetransmit,masterreadingfromslaveMIF：Moduleinterrupt.TheMIFbitissetwhenaninterruptispending,causingaprocessorinterruptrequest(providedI2CCR[MIEN]isset)RXAK：假设置1，表示收到了ACK2.5I2CDR数据存放器这个存放器储存CPU将要传输的数据。3.PPC-Linux中I2C的实现内核代码〔linux-2.6.24〕中，通过I2C总线存取存放器的函数都在文件drivers/i2c/busses/i2c-mpc.c中最重要的函数是mpc_xfer.staticintmpc_xfer(structi2c_adapter*adap,structi2c_msg*msgs,intnum){structi2c_msg*pmsg;inti;intret=0;unsignedlongorig_jiffies=jiffies;structmpc_i2c*i2c=i2c_get_adapdata(adap);

mpc_i2c_start(i2c);//设置I2CCR[MEN],使能I2Cmodule/*Allowbusupto1stobecomenotbusy*///一直读I2CSR[MBB]，等待I2C总线空闲下来while(readb(i2c->base+MPC_I2C_SR)&CSR_MBB){if(signal_pending(current)){

pr_debug("I2C:Interrupted\n");

writeccr(i2c,0);return-EINTR;}if(time_after(jiffies,orig_jiffies+HZ)){

pr_debug("I2C:timeout\n");if(readb(i2c->base+MPC_I2C_SR)==(CSR_MCF|CSR_MBB|CSR_RXAK))

mpc_i2c_fixup(i2c);return-EIO;}

schedule();}for(i=0;ret>=0&&i<num;i++){

pmsg=&msgs[i];

pr_debug("Doing%s%dbytesto0x%02x-%dof%dmessages\n",

pmsg->flags&I2C_M_RD?"read":"write",

pmsg->len,pmsg->addr,i+1,num);//根据消息里的flag进展读操作或写操作if(pmsg->flags&I2C_M_RD)

ret=mpc_read(i2c,pmsg->addr,pmsg->buf,pmsg->len,i);else

ret=mpc_write(i2c,pmsg->addr,pmsg->buf,pmsg->len,i);}

mpc_i2c_stop(i2c);//保证为I2CCSR[MSTA]为0，保证能触发STOPreturn(ret<0)?ret:num;}staticintmpc_write(structmpc_i2c*i2c,inttarget,constu8*data,intlength,intrestart){inti;unsignedtimeout=i2c->adap.timeout;

u32flags=restart?CCR_RSTA:0;/*StartwithMEN*///以防万一，保证I2C模块使能起来if(!restart)

writeccr(i2c,CCR_MEN);/*Startasmaster*///写了I2CCR[CCR_MSTA]，触发CPU发起START信号

writeccr(i2c,CCR_MIEN|CCR_MEN|CCR_MSTA|CCR_MTX|flags);/*Writetargetbyte*///CPU发送一个字节，slaveI2Caddr和0(写操作bit)

writeb((target<<1),i2c->base+MPC_I2C_DR);if(i2c_wait(i2c,timeout,1)<0)//等待slave发ACKreturn-1;for(i=0;i<length;i++){/*Writedatabyte*/

writeb(data[i],i2c->base+MPC_I2C_DR);//CPU接着发数据，包括regaddr和dataif(i2c_wait(i2c,timeout,1)<0)//等待slave发ACKreturn-1;}return0;}staticinti2c_wait(structmpc_i2c*i2c,unsignedtimeout,intwriting){unsignedlongorig_jiffies=jiffies;

u32x;intresult=0;if(i2c->irq==0){//循环读I2CSR，直到I2CSR[MIF]置1while(!(readb(i2c->base+MPC_I2C_SR)&CSR_MIF)){

schedule();if(time_after(jiffies,orig_jiffies+timeout)){

pr_debug("I2C:timeout\n");

writeccr(i2c,0);

result=-EIO;break;}}

x=readb(i2c->base+MPC_I2C_SR);

writeb(0,i2c->base+MPC_I2C_SR);}else{/*Interruptmode*/

result=wait_event_interruptible_timeout(i2c->queue,(i2c->interrupt&CSR_MIF),timeout*HZ);if(unlikely(result<0)){

pr_debug("I2C:waitinterrupted\n");

writeccr(i2c,0);}elseif(unlikely(!(i2c->interrupt&CSR_MIF))){

pr_debug("I2C:waittimeout\n");

writeccr(i2c,0);

result=-ETIMEDOUT;}

x=i2c->interrupt;

i2c->interrupt=0;}if(result<0)returnresult;if(!(x&CSR_MCF)){

pr_debug("I2C:unfinished\n");return-EIO;}if(x&CSR_MAL){//仲裁失败

pr_debug("I2C:MAL\n");return-EIO;}if(writing&&(x&CSR_RXAK)){//写后没收到ACK

pr_debug("I2C:NoRXAK\n");/*generatestop*/

writeccr(i2c,CCR_MEN);return-EIO;}return0;}staticintmpc_read(structmpc_i2c*i2c,inttarget,

u8*data,intlength,intrestart){unsignedtimeout=i2c->adap.timeout;inti;

u32flags=restart?CCR_RSTA:0;/*StartwithMEN*///以防万一，保证I2C模块使能if(!restart)

writeccr(i2c,CCR_MEN);/*Switchtoread-restart*///注意这里，再次把CCR_MSTA置1，再触发START

writeccr(i2c,CCR_MIEN|CCR_MEN|CCR_MSTA|CCR_MTX|flags);/*Writetargetaddressbyte-this