1. I2C总线基础概念I2CInter-Integrated Circuit是一种由飞利浦公司开发的半双工、同步、串行通信总线广泛应用于微控制器与外设之间的低速通信。它具有以下特点两线制仅需SCL时钟线和SDA数据线两根信号线多主多从支持多个主设备和从设备连接在同一总线上地址寻址每个从设备有唯一的7位地址共127个地址标准速率100KHz标准模式和400KHz快速模式上拉电阻总线需要4.7KΩ-10KΩ的上拉电阻2. I2C通信时序详解2.1 起始信号与停止信号起始信号STARTSCL为高电平时SDA从高电平变为低电平下降沿表示一次通信的开始停止信号STOPSCL为高电平时SDA从低电平变为高电平上升沿表示一次通信的结束2.2 数据传输规则I2C采用MSB先行高位先发的传输方式数据发送SCL为低电平时发送方可以改变SDA数据线数据采样SCL为高电平时SDA必须保持稳定接收方在此刻采样数据应答机制每发送8位数据后第9个时钟周期为应答位ACK低电平接收方成功接收数据NACK高电平接收方未成功接收或通信结束2.3 从机地址格式7位从机地址 1位数据方向位| 7位地址 | R/W | |---------|-----| | 1010110 | 0 | // 写操作 | 1010110 | 1 | // 读操作数据方向位0主机向从机写数据1主机从从机读数据3. I2C读写时序分析3.1 写操作时序3.2 读操作时序4. IMX6ULL平台I2C驱动实现4.1 寄存器定义与宏// I2C控制寄存器(I2CR)位定义#defineIEN(7)// I2C使能位#defineMSTA(5)// 主/从模式选择#defineMTX(4)// 发送/接收模式选择#defineTXAK(3)// 发送应答使能#defineRSTA(2)// 重复起始条件// I2C状态寄存器(I2SR)位定义#defineICF(7)// 数据传输完成标志#defineIBB(5)// 总线忙标志#defineIAL(4)// 仲裁丢失标志#defineIIF(1)// 中断标志4.2 I2C初始化函数#includeMCIMX6Y2.h#includecore_ca7.h#includefsl_iomuxc.h#includei2c.h#includedelay.hvoidi2c_init(void){// 1. 引脚复用功能配置IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL,1);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA,1);// 2. 电气属性配置IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL,0xF0B0);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA,0xF0B0);// 3. 设置波特率100KHzI2C1-I2CR~(17);// 先禁用I2CI2C1-IFDR0x15;// 设置分频值I2C1-I2CR|(17);// 使能I2C}4.3 I2C写操作实现voidi2c_write(I2C_Type*base,unsignedchardev_address,unsignedcharreg_address,constunsignedchar*data,intlen){// 1. 通信前清除IIF和IAL标志位base-I2SR~((1IAL)|(1IIF));// 2. 等待数据传输完成while((base-I2SR(1ICF))0);// 3. 发送起始信号base-I2CR|(1MSTA);// 4. 设置为发送模式base-I2CR|(1MTX);// 5. 使能应答base-I2CR~(1TXAK);// 6. 清除中断标志base-I2SR~(1IIF);// 7. 发送从机地址写模式base-I2DRdev_address1;// 8. 等待从机应答while((base-I2SR(1IIF))0);base-I2SR~(1IIF);// 9. 发送寄存器地址base-I2DRreg_address;// 10. 等待从机应答while((base-I2SR(1IIF))0);base-I2SR~(1IIF);// 11. 发送数据字节while(len--){base-I2SR~(1IIF);// 清除中断标志base-I2DR*data;// 发送数据while((base-I2SR(1IIF))0);// 等待应答}// 12. 发送停止信号base-I2CR~(1MSTA);// 13. 等待总线空闲while((base-I2SR(1IBB))!0){delay_us(100);}}5. 关键代码解析5.1 波特率计算IMX6ULL的I2C时钟源为66MHz通过IFDR寄存器分频得到目标波特率IFDR 0x15 对应分频值计算公式为实际波特率 66MHz / (分频值 × 2)0x15对应十进制21计算得66MHz / (21 × 2) ≈ 1571.4KHz再经过内部预分频得到标准100KHz5.2 状态机控制I2C通信需要严格的状态控制总线空闲检测通过IBB位判断总线是否被占用仲裁丢失处理IAL标志位检测多主竞争超时机制while循环需要添加超时判断错误恢复通信异常时需要重新初始化总线5.3 时序关键点// 起始信号生成base-I2CR|(1MSTA);// SCL高电平期间SDA从高变低// 停止信号生成base-I2CR~(1MSTA);// SCL高电平期间SDA从低变高// 应答检查if((base-I2SR(1RXAK))0){// 收到ACK}else{// 收到NACK通信异常}
1. I2C总线基础概念I2CInter-Integrated Circuit是一种由飞利浦公司开发的半双工、同步、串行通信总线广泛应用于微控制器与外设之间的低速通信。它具有以下特点两线制仅需SCL时钟线和SDA数据线两根信号线多主多从支持多个主设备和从设备连接在同一总线上地址寻址每个从设备有唯一的7位地址共127个地址标准速率100KHz标准模式和400KHz快速模式上拉电阻总线需要4.7KΩ-10KΩ的上拉电阻2. I2C通信时序详解2.1 起始信号与停止信号起始信号STARTSCL为高电平时SDA从高电平变为低电平下降沿表示一次通信的开始停止信号STOPSCL为高电平时SDA从低电平变为高电平上升沿表示一次通信的结束2.2 数据传输规则I2C采用MSB先行高位先发的传输方式数据发送SCL为低电平时发送方可以改变SDA数据线数据采样SCL为高电平时SDA必须保持稳定接收方在此刻采样数据应答机制每发送8位数据后第9个时钟周期为应答位ACK低电平接收方成功接收数据NACK高电平接收方未成功接收或通信结束2.3 从机地址格式7位从机地址 1位数据方向位| 7位地址 | R/W | |---------|-----| | 1010110 | 0 | // 写操作 | 1010110 | 1 | // 读操作数据方向位0主机向从机写数据1主机从从机读数据3. I2C读写时序分析3.1 写操作时序3.2 读操作时序4. IMX6ULL平台I2C驱动实现4.1 寄存器定义与宏// I2C控制寄存器(I2CR)位定义#defineIEN(7)// I2C使能位#defineMSTA(5)// 主/从模式选择#defineMTX(4)// 发送/接收模式选择#defineTXAK(3)// 发送应答使能#defineRSTA(2)// 重复起始条件// I2C状态寄存器(I2SR)位定义#defineICF(7)// 数据传输完成标志#defineIBB(5)// 总线忙标志#defineIAL(4)// 仲裁丢失标志#defineIIF(1)// 中断标志4.2 I2C初始化函数#includeMCIMX6Y2.h#includecore_ca7.h#includefsl_iomuxc.h#includei2c.h#includedelay.hvoidi2c_init(void){// 1. 引脚复用功能配置IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL,1);IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA,1);// 2. 电气属性配置IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL,0xF0B0);IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA,0xF0B0);// 3. 设置波特率100KHzI2C1-I2CR~(17);// 先禁用I2CI2C1-IFDR0x15;// 设置分频值I2C1-I2CR|(17);// 使能I2C}4.3 I2C写操作实现voidi2c_write(I2C_Type*base,unsignedchardev_address,unsignedcharreg_address,constunsignedchar*data,intlen){// 1. 通信前清除IIF和IAL标志位base-I2SR~((1IAL)|(1IIF));// 2. 等待数据传输完成while((base-I2SR(1ICF))0);// 3. 发送起始信号base-I2CR|(1MSTA);// 4. 设置为发送模式base-I2CR|(1MTX);// 5. 使能应答base-I2CR~(1TXAK);// 6. 清除中断标志base-I2SR~(1IIF);// 7. 发送从机地址写模式base-I2DRdev_address1;// 8. 等待从机应答while((base-I2SR(1IIF))0);base-I2SR~(1IIF);// 9. 发送寄存器地址base-I2DRreg_address;// 10. 等待从机应答while((base-I2SR(1IIF))0);base-I2SR~(1IIF);// 11. 发送数据字节while(len--){base-I2SR~(1IIF);// 清除中断标志base-I2DR*data;// 发送数据while((base-I2SR(1IIF))0);// 等待应答}// 12. 发送停止信号base-I2CR~(1MSTA);// 13. 等待总线空闲while((base-I2SR(1IBB))!0){delay_us(100);}}5. 关键代码解析5.1 波特率计算IMX6ULL的I2C时钟源为66MHz通过IFDR寄存器分频得到目标波特率IFDR 0x15 对应分频值计算公式为实际波特率 66MHz / (分频值 × 2)0x15对应十进制21计算得66MHz / (21 × 2) ≈ 1571.4KHz再经过内部预分频得到标准100KHz5.2 状态机控制I2C通信需要严格的状态控制总线空闲检测通过IBB位判断总线是否被占用仲裁丢失处理IAL标志位检测多主竞争超时机制while循环需要添加超时判断错误恢复通信异常时需要重新初始化总线5.3 时序关键点// 起始信号生成base-I2CR|(1MSTA);// SCL高电平期间SDA从高变低// 停止信号生成base-I2CR~(1MSTA);// SCL高电平期间SDA从低变高// 应答检查if((base-I2SR(1RXAK))0){// 收到ACK}else{// 收到NACK通信异常}
