I2C 使用指南

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概述

I2C 是一种串行同步半双工通信协议，总线上可以同时挂载多个主机和从机。I2C 总线由串行数据线 (SDA) 和串行时钟线 (SCL) 线构成。这些线都需要上拉电阻。

I2C 具有简单且制造成本低廉等优点，主要用于低速外围设备的短距离通信（一英尺以内）。

I2C Connection

Figure 1. I2C_Connection

上图为 I2C 硬件连接，其中：

  • SCL：时钟信号, 提供传输数据的时钟，用来同步数据传输；

  • SDA：用于传输数据。

Beken 芯片通常具有 2 个 I2C 控制器(I2C0和I2C1)；

I2C 通信流程

  • 在主模式下，I2C 接口会启动数据传输并生成时钟信号。串行数据传输始终是在出现 START 位 (STA) 时开始，在出现 STOP 位 (STO) 时结束。起始位和停止位均在主模式下由软件生成。START 位通过在 SCL 为高电平时将 SDA 线拉低而生成，STOP 位通过在 SCL 为高电平时将 SDA 线拉高而生成。

  • 在从模式下，该接口能够识别其自身地址（7 或 10 位）以及广播呼叫地址。数据和地址均以 8 位字节传输，最高有效位 (MSB) 在先。起始位后紧随地址字节（7 位地址占据一个字节；10 位地址占据两个字节）。地址始终在主模式下传送。

  • 在 (N)ACK 后通过在总线上发送 STOP 位来结束传输。在 STOP 位之后，任何希望在总线上启动传输的主器件都可以尝试获得对总线的控制。如果当前主器件希望在当前之后立即进行另一次传输，它可以通过发送重复的 START 位 (Sr) 来直接开始新的传输，而不是先发送 STOP 后再发送 START。

i2c_Communication

Figure 2. I2C通信图

I2C 时序

  • 该接口支持7 位和10 位寻址模式，不同寻址模式下的接口传输时序如下图所示。7 位寻址模式下，主器件在发送 STA 之后只需发送 1 个地址字节，其内容为 SLV_ADDR[6:0]+W；10 位寻址模式下，主器件在发送 STA 后需要发送 2 个地址字节，第 1 个地址字节内容为 11110+SLV_ADDR[9:8]+W，第 2 个地址字节的内容为 SLV_ADDR[7:0]。

  • 从器件检测到 STA 后开始接收地址字节。7 位寻址模式下，接收到的第一个地址字节与软件配置的从地址匹配时将上报中断；10 位寻址模式下，接收到的前 2 个地址字节于软件配置的从地址匹配时才上报中断，且地址字节不会写入内部接收 FIFO 中。

i2c_Sequence

Figure 3. I2C时序图

I2C 使用方法

Beken I2C 既可工作在主机模式下，也可工作在从机模式下。无论主机还是从机，读写之前需要先调用 bk_i2c_init() 配置 I2C。 bk_i2c_init() 主要配置 I2C SCL 的时钟频率，如果工作在从机模式下，还需要配置 Beken I2C 的器件地址。

备注

对于 bk7231n/bk7251，由于 I2C_ID_1(对应 address_mapping 上的 I2C2) 与 UART2 共用 GPIO，因此当 I2C_ID_1 使能时，UART2 无法使用。

I2C 主机模式下通信

调用 bk_i2c_master_write() 写入数据到从设备，bk_i2c_master_read() 读取数据。 针对 eeprom 这类内存设备，Beken 提供 bk_i2c_memory_write()/bk_i2c_memory_read() 接口，可以指定到从设备内部的地址去执行读写操作。以下是

I2C memory write

I2C memory write

I2C memory read

I2C memory read

I2C 从机模式下通信

针对从机模式下，Beken 提供 bk_i2c_slave_write()/bk_i2c_slave_read()，用于发送/接收数据。

I2C api介绍