IIC设备驱动程序

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IIC设备驱动程序

IIC设备是一种通过IIC总线连接的设备,由于其简单性,被广泛引用于电子系统中。在现代电子系统中,有很多的IIC设备需要进行相互之间通信

IIC总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接微处理器和外部IIC设备。IIC设备产生于20世纪80年代,最初专用与音频和视频设备,现在在各种电子设备中都广泛应用

IIC总线有两条总线线路,一条是串行数据线(SDA),一条是串行时钟线(SCL)。SDA负责数据传输,SCL负责数据传输的时钟同步。IIC设备通过这两条总线连接到处理器的IIC总线控制器上。一种典型的设备连接如图:

与其他总线相比,IIC总线有很多重要的特点。在选择一种设备来完成特定功能时,这些特点是选择IIC设备的重要依据。

主要特点:

1,每一个连接到总线的设备都可以通过唯一的设备地址单独访问

2,串行的8位双向数据传输,位速率在标准模式下可达到100kb/s;快速模式下可以达到400kb/s;告诉模式下可以达到3.4Mb/s

3,总线长度最长7.6m左右

4,片上滤波器可以增加抗干扰能力,保证数据的完成传输

5,连接到一条IIC总线上的设备数量只受到最大电容400pF的限制

6,它是一个多主机系统,在一条总线上可以同时有多个主机存在,通过冲突检测方式和延时等待防止数据不被破坏。同一时间只能有一个主机占用总线

IIC总线在传输数据的过程中有3种类型的信号:开始信号、结束信号、和应答信号

>>开始信号(S): 当SCL为高电平时,SDA由高电平向低电平跳变,表示将要开始传输数据

>>结束信号(P):当SCL为高电平时,SDA由低电平向高电平跳变,表示结束传输数据

>>响应信号(ACK): 从机接收到8位数据后,在第9个周期,拉低SDA电平,表示已经收到数据。这个信号称为应答信号

开始信号和结束信号的波形如下图:

主机:IIC总线中发送命令的设备,对于ARM处理器来说,主机就是IIC控制器

从机:接受命令的设备

主机向从机发送数据:

主机通过数据线SDA向从机发送数据。当总线空闲时,SDA和SCL信号都处于高电平。主机向从机发送数据的过程:

1,当主机检测到总线空闲时,主机发出开始信号

2,主机发送8位数据。这8位数据的前7位表示从机地址,第8位表示数据的传输方向。这时,第8位为0,表示向从机发送数据3,被选中的从机发出响应信号ACK

4,从机传输一系列的字节和响应位

5,主机接受这些数据,并发出结束信号P,完成本次数据传输

由上图可知,IIC控制器主要是由4个寄存器来完成所有的IIC操作的。

IICCON:控制是否发出ACK信号,是否开启IIC中断

IICSTAT:

IICADD:挂载到总线上的从机地址。该寄存器的[7:1]表示从机地址。IICADD寄存器在串行输出使能位IICSTAT[4]为0时,才可以写入;在任何时候可以读出

IICDS:保存将要发送或者接收到的数据。IICCDS在串行输出使能IICSTAT[4]为1时,才可以写入;在任何时间都可以读出

因为IIC设备种类太多,如果每一个IIC设备写一个驱动程序,那么显得内核非常大。不符合软件工程代码复用,所以对其层次话:

这里简单的将IIC设备驱动分为设备层、总线层。理解这两个层次的重点是理解4个数据结构,这4个数据结构是i2c_driver、i2c_client、

i2c_algorithm、i2c_adapter。i2c_driver、i2c_client属于设备层;i2c_algorithm、i2c_adapter属于总线型。如下图:

设备层关系到实际的IIC设备,如芯片AT24C08就是一个IIC设备。总线层包括CPU中的IIC总线控制器和控制总线通信的方法。

值得注意的是:一个系统中可能有很多个总线层,也就是包含多个总线控制器;也可能有多个设备层,包含不同的IIC设备

由IIC总线规X可知,IIC总线由两条物理线路组成,这两条物理线路是SDA和SCL。只要连接到SDA和SCL总线上的设备都可以叫做IIC设备。一个IIC设备由i2c_client数据结构进行描述:

struct i2c_client

{

unsigned short flags; //标志位

unsigned short addr;//设备的地址,低7位为芯片地址

char name[I2C_NAME_SIZE];//设备的名称,最大为20个字节

struct i2c_adapter *adapter;//依附的适配器i2c_adapter,适配器指明所属的总线

struct i2c_driver *driver;//指向设备对应的驱动程序

struct device dev;//设备结构体

int irq;//设备申请的中断号

struct list_head list;//连接到总线上的所有设备

struct list_head detected;//已经被发现的设备链表

struct pletion released;//是否已经释放的完成量

};

设备结构体i2c_client中addr的低8位表示设备地址。设备地址由读写位、器件类型和自定义地址组成,如下图:

第7位是R/W位,0表示写,2表示读,所以I2C设备通常有两个地址,即读地址和写地址

类型器件由中间4位组成,这是由半导体公司生产的时候就已经固化了。

自定义类型由低3位组成。由用户自己设置,通常的做法如EEPROM这些器件是由外部I芯片的3个引脚所组合电平决定的(A0,A1,A2)。A0,A1,A2 就是自定义的地址码。自定义的地址码只能表示8个地址,所以同一IIC总线上同一型号的芯片最多只能挂载8个。

AT24C08的自定义地址码如图:A0,A1,A2接低电平,所以自定义地址码为0;