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芯片之I2C配置

I2C總線(xiàn)簡(jiǎn)介
首先按照慣例俗套的說(shuō)一下I2C總線(xiàn)的定義，I2C總線(xiàn)是由Philips公司開(kāi)發(fā)的一種簡(jiǎn)單、雙向二線(xiàn)制同步串行總線(xiàn)。它只需要兩根分別命名為SDA（串行數據線(xiàn)）和SCL（串行時(shí)鐘線(xiàn)）的信號線(xiàn)連接不同的器件即可傳輸信息。
I2C總線(xiàn)上的器件有主從之分，在嵌入式系統上的主器件一般是嵌入式主芯片（MCU），主器件負責啟動(dòng)、終止數據傳送，產(chǎn)生時(shí)鐘信號。從器件一般是外部設備，像小編所在行業(yè)的外部設備包括溫度傳感器、Tunner、HDMI等。
I2C主設備配置
了解了I2C總線(xiàn)的定義和基本原理后，我們怎樣做才能讓I2C總線(xiàn)正常工作呢？
首先，我們得配置I2C(本文以Hi3798CV200芯片為例)。
步驟一：硬件確認，確認連接MCU和外設用的那一組I2C通道。Hi3798CV200 芯片集成5個(gè)I2C控制器（一般命名為I2C0~I2C4），實(shí)現標準I2C主設備功能，可完成對I2C總線(xiàn)上的從設備的數據發(fā)送和接收，這里我們確認的是I2C1。
步驟二：確認硬件管腳復用情況。因為在嵌入芯片中，絕大多數管腳都是復用的。我們首先查一下芯片datasheet，看該管腳是否是復用的。從下圖可以看出來(lái)該I2C管腳是復用的：

步驟三：配置復用寄存器。從步驟二可以看出，我們使用的I2C1管腳是有復用的，所以我們要配置復用寄存器使當前管腳發(fā)揮I2C的功能。查看datasheet得知，控制該組I2C的復用寄存器分別是ioshare_56和ioshare_57。
我們可以按照下圖所示的將寄存器的低三位配置為010，即此管腳就是執行I2C1的數據線(xiàn)功能了。

同樣的方法配置ioshare_57。
配置完后我們將記錄配置信息相應的分區文件燒錄的開(kāi)發(fā)板中。在串口輸入如下命令可以查看I2C的信息：
Hi3798CV200:/ # cat /proc/hisi/msp/i2c
---------Hisilicon Standard I2C Info---------
No. Rate
0 0
1 100000
2 0
3 0
4 0
此信息顯示I2C1，速率100K。
I2C總線(xiàn)調試
前面一節我們配置了I2C主器件，接下來(lái)就是調試該總線(xiàn)，調試之前需要確認從設備在I2C總線(xiàn)上的地址、該設備內部寄存器地址以及寄存器地址長(cháng)度。
小編這里用到的是一款溫度傳感器。其設備地址為0x90,內部寄存器地址是0x0,寄存器地址長(cháng)度為1個(gè)字節。
海思芯片I2C調試起來(lái)很方便，因為它自帶了I2C控制命令，包含了讀寫(xiě)等操作，省去了自己寫(xiě)調試代碼。
串口命令行下輸入i2c_read，就會(huì )告訴你讀取操作使用方法：
Hi3798CV200:/ # i2c_read
Usage: i2c_read i2c_channel device_addr register_addr register_addr_len read_bytes_number
參數含義說(shuō)明：

i2c_channel：I2C通道
device_addr：I2C設備地址。
register_addr: i2c設備內部寄存器地址。
register_addr_len： i2c設備內部寄存器地址長(cháng)度。
read_bytes_number：所需要讀取的數據長(cháng)度。

于是我們就可以按照上面的方法調試I2C總線(xiàn)了,命令行下輸入：
Hi3798CV200:/ # i2c_read 1 0x90 0 2 2
得到以下結果：

從上圖看出來(lái)，我們執行是錯誤的，那么是不是I2C沒(méi)有配置好呢？別急，繼續檢查一遍我們輸入的命令，發(fā)現第4個(gè)參數寫(xiě)成了2，而前面我們介紹的是寄存器地址長(cháng)度為1個(gè)字節。修改命令：
Hi3798CV200:/ # i2c_read 1 0x90 0 1 2
查看執行結果：

成功啦，成功讀取到2個(gè)字節內容的數據。到這里，說(shuō)明我們對I2C的配置是正確的！
I2C總線(xiàn)的工作狀態(tài)
1、I2C開(kāi)始和停止工作
開(kāi)始：當SCL是高電平時(shí)，SDA從高電平跳變到低電平，則I2C總線(xiàn)開(kāi)始工作
結束：當SCL是高電平時(shí)，SDA從低電平跳變到高電平，則I2C總線(xiàn)結束工作，如下圖：

2、開(kāi)始狀態(tài)后緊跟著(zhù)主器件會(huì )發(fā)送一個(gè)字節的數據，這個(gè)字節數據由7bit從器件地址和1bit讀寫(xiě)位組成。
3、當從器件收到總線(xiàn)上的地址并匹配，發(fā)現與自己地址相同時(shí)，則在第9個(gè)時(shí)鐘周期回復一個(gè)應答反饋信號。
應答信號如下圖：

4、當主器件收到從器件的應答信號后繼續發(fā)送后面的數據。從器件收到數據后發(fā)送ACK則表示繼續傳輸，發(fā)送NACK則傳輸結束。
留在后面的作業(yè)
小編用示波器抓取了一張I2C總線(xiàn)的波形圖，下圖黃色為SCL時(shí)鐘信號，綠色為SDA數據信號。

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