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嵌入式学习 day52 IMX6ULL裸机开发-I2C

news 2025/8/16 11:19:51

一、I2C

又称I2C，是是IICBus简称，所以中文应该叫集成电路总线，是一种半双工、串行、同步、芯片与芯片之间的通信，通常只有一根数据总线，采用主从应答方式

二、总线

上图所示是IIC的总线的使用场景，所有挂载在IIC总线上的设备都有两根信号线，一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。这两个信号线都是双向的。作为一种通信方式，IIC总线在某一时刻，总线只允许有一个设备处于发送状态，所发生的数据被总线上所有的设备所接收。IIC通信协议包含有设备地址，只有发送方携带的地址与某个接收方的地址相同时，接收方才真正执行相关的指令。

注：1、上拉电阻：

IIC总线规定，设备在空闲时，两根总线都处于高电平状态。为保证这种状态，数据线SDA和时钟线SCL都要外接上拉电阻。对于I.MX来说，这个上拉电阻也可以在引脚电器配置中设置。

2、线与特性(逻辑与)

A	B	总电平
1	1	1
0	1	0
1	0	0
0	0	0

3、释放总线：

将电平置为高电平，则数据线上的电平由对方决定

三、IIC通信时序

1、起始信号

IIC总线上连接的若干设备中，每次通信前，发送方首先发送一个“起始”信号，其实信号就是在SCL为高电平时，SDA发送一个低电平。当其它设备接收到这个其实信号后，将进行一次“总线仲裁”。意思就是设备(除发送其实信号的那个设备以外的)都将处于聆听状态。

2、数据传输

IIC总线进行数据传送时，时钟线(SCL)上的信号为高电平期间，数据线(SDA)上的数据必须保持稳定。只有在时钟线(SCL)上的信号为低电平期间，数据线(SCL)上的高电平或低电平状态才允许变化。同时，SCL信号由数据启动发送的设备提供。输出到数据线(SDA)上的每个字节必须是8位。数据传送时，先传送最高位(MSB)，后传送最低位(LSB)。

3、应答

发送器每发送一个字节（8个bit），就在时钟脉冲 9 期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。主机SCL拉高，读取从机SDA的电平。对于反馈有效应答位ACK的要求是：接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将数据线SDA拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。
（1）数据线(SDA)为低电平时，规定为有效应答位（ACK，简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节。
（2）数据线(SDA)为高电平时，规定为非应答位（NACK），表示接收器没有成功接收该字节。

4、终止信号

当发送方发送完最后一个bit后，需要发送一个结束标志来终止整个通信过程。当时钟线SCL 为高电平时，数据线SDA 由低电平向高电平跳变。

5、完整时序

四、读写时序

1、写时序：

首先由主机发送一个起始位，主机再以高位先行原则发送7个bit位的设备地址和1个bit位的数据流向位（0，表示主机发从机收），从机应答一个ACK，主机发送存入数据的寄存器地址，从机再次应答ACK，主机发送数据，从机应答ACK，循环发送n个数据（每个数据两个字节），n不大于8个，从机应答ACK，主机发送停止信号

2、读时序

首先由主机发送一个起始位，主机再以高位先行原则发送7个bit位的设备地址和1个bit位的数据流向位（0，表示主机发从机收），从机应答一个ACK，主机发送读取数据的寄存器地址，从机再次应答ACK，主机再发送一个起始位，再以高位先行原则发送7个bit位的设备地址和1个比特位的数据流向位（1，表示主机收从机发），从机应答一个ACK，从机向主机发送数据，主机应答一个ACK，直到最后一个数据发送完成后，主机应答一个NACK表示数据读取完毕，主机再发送停止信号

五、I2C的时钟

由时钟配置的66M

六、I2C寄存器

1、IFDR（分频寄存器）

2、I2CR（控制寄存器）

3、I2SR（状态寄存器）

4、数据寄存器

七、步骤

1、初始化

（1）引脚复用功能和电器属性

（2）寄存器设置

void init_i2c1(void)
{
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA,1);
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL,1);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA,0x70b0);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL,0x70b0);
I2C1->I2CR &= ~(1 << 7);
I2C1->IFDR = 0x15;
I2C1->I2CR |= (1 << 7);
}

2、写数据

void i2c_write(I2C_Type *base,unsigned char dev_addr,unsigned char reg_addr,const unsigned char* data,unsigned int len)
{
base->I2SR &= ~((1 << IAL) | (1 << IIF));
while((base->I2SR & (1 << ICF)) == 0);
base->I2CR |= (1 << MSTA) | (1 << MTX);
base->I2CR &= ~(1 << TXAK);

base->I2SR &= ~(1 << IIF);
base->I2DR = dev_addr << 1;
while((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);

base->I2SR &= ~(1 << IIF);
base->I2DR = reg_addr;
while((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
while(len--)
{
base ->I2SR &= ~(1 << IIF);
base->I2DR = *data++;
while((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
}
base->I2CR &= ~(1 << MSTA);
int t = 0;
while((base->I2SR & (1 << IBB)) != 0 && t < 10)
{
++t;
delay_us(100);
}
}

3、读数据

void i2c_read(I2C_Type *base,unsigned char dev_addr,unsigned char reg_addr,unsigned char* data,unsigned int len)
{
base->I2SR &= ~((1 << IAL) | (1 << IIF));
while((base->I2SR & (1 << ICF)) == 0);

base->I2CR |= (1 << MSTA) | (1 << MTX);
base->I2CR &= ~(1 << TXAK);
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
base->I2DR = dev_addr << 1;
while((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
base->I2DR = reg_addr << 1;
while((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
base->I2CR |= (1 << RSTA);
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
base->I2DR = dev_addr << 1 | (1 << 0);
while((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
base->I2CR &= ~(1 << MTX);
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
if(1 == len)
{
base->I2CR |= (1 << TXAK);
}
*data = base->I2DR;
while(len--)
{
while((base->I2SR & (1 << IIF)) == 0);
base->I2SR &= ~(1 << IIF);
if(1 == len)
{
base->I2CR |= (1 << TXAK);
}
else if(0 == len)
{
base->I2CR &= ~((1 << MSTA) | (1 << TXAK));
int t = 0;
while((base->I2SR & (1 << IBB)) != 0 && t < 10)
{
++t;
delay_us(100);
}
}
*data++ = base->I2DR;
}
}