I2C總線驅(qū)動(dòng)在嵌入式系統(tǒng)中的兩種實(shí)現(xiàn)

1 引 言

I2C總線(Inter-IC Bus)是一種通用的串行總線，是用于IC器件之間連接的二線制總線。他通過串行數(shù)據(jù)線(Serial Data Lines，SDL)及串行時(shí)鐘線(Serial ClockLine，SCL)兩線在連接到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件。一個(gè)或多個(gè)微控制器以及外圍器件可以通過I2C總線接口非常方便的連接在一起構(gòu)成系統(tǒng)。這種總線結(jié)構(gòu)的連線和連接引腳少，器件間總線簡(jiǎn)單。結(jié)構(gòu)緊湊，因此其構(gòu)成系統(tǒng)的成本較低；并且在總線上增加器件不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作，所有的I。C器件共用一套總線，因此其系統(tǒng)修改和可擴(kuò)展性好。即使有不同時(shí)鐘速度的器件連接到總線上，時(shí)間同步機(jī)制也能夠很方便地確定總線時(shí)鐘，因此在嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 2 I2C總線原理

2．1 I2C工作原理

I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。每個(gè)連接到總線的器件都可以通過惟一的地址與主機(jī)通訊，主機(jī)可以作為主機(jī)發(fā)送器或主機(jī)接收器。他是一個(gè)真正的多主機(jī)總線，如果兩個(gè)或更多主機(jī)同時(shí)初始化，數(shù)據(jù)傳輸可以通過沖突檢測(cè)和仲裁防止數(shù)據(jù)被破壞。串行的8位雙向數(shù)據(jù)傳輸位速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100 kb／s，快速模式下可達(dá)400 kb／s，高速模式下可達(dá)3.4 Mb／s。連接到相同總線的IC數(shù)量只受到總線的最大電容400 pF限制。

I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有3種特殊的電平變換情況，他們分別是：起始(start)、停止(stop)和響應(yīng)(aek)。

當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，這個(gè)表示起始條件；當(dāng)SCL是高電平時(shí)，SDA線由低電平向高電平跳變表示停止條件。起始和停止條件一般由主機(jī)產(chǎn)生，總線在起始條件后被認(rèn)為處于忙的狀態(tài)，在停止條件的某段時(shí)間后總線被認(rèn)為再次處于空閑狀態(tài)。

響應(yīng)信號(hào)是指從機(jī)在接收到8b數(shù)據(jù)后，向主機(jī)發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。在響應(yīng)的時(shí)鐘脈沖期間，從機(jī)必須將SDA線拉低使他在這個(gè)時(shí)鐘脈沖的高電平期間保持穩(wěn)定的低電平，主機(jī)收到應(yīng)答信號(hào)后，根據(jù)實(shí)際情況做出是否繼續(xù)傳遞信號(hào)的判斷。若未收到應(yīng)答信號(hào)，則判斷為從機(jī)出現(xiàn)故障。

2.2操作時(shí)序

I2C總線運(yùn)用主／從雙向通訊。主機(jī)和從機(jī)都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)?？偩€必須由主機(jī)(通常為微控制器)控制，主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘(SCL)控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在SCL為低電平的期間才能改變，SCL為高電平的期間，SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。具體時(shí)序見圖1。

3嵌入式系統(tǒng)中的I2C驅(qū)動(dòng)的兩種實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)自帶I2C寄存器的實(shí)現(xiàn)

下面以ARM S3C4510B為例，給出基于寄存器方式的I2C驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。S3C4510B內(nèi)含一個(gè)I2C總線主控器，可方便地與各種帶有I2C接口的器件相連。I2C總線控制器有3個(gè)特殊功能寄存器：一個(gè)控制狀態(tài)寄存器(I2CON)，一個(gè)預(yù)分頻寄存器(I2CPS)和一個(gè)移位緩沖寄存器(I2CBUF)。通過配置這些寄存器，可實(shí)現(xiàn)正確的I2C數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序。下面分別給出讀、寫實(shí)現(xiàn)的實(shí)例。讀操作：

寫數(shù)據(jù)的操作 先設(shè)置控制狀態(tài)寄存器的BF位(0x01)，然后寫入數(shù)據(jù)到移位緩沖寄存器。移位緩沖寄存器無論是被讀還是寫，BF位均會(huì)自動(dòng)清零。若要進(jìn)行連續(xù)的讀／寫操作，必須設(shè)置控制狀態(tài)寄存器的ACK位(0x08)。

讀數(shù)據(jù)的操作 在設(shè)置控制狀態(tài)寄存器的BF位以后，可以進(jìn)行讀數(shù)據(jù)的操作，當(dāng)讀／寫完最后一個(gè)字節(jié)時(shí)，可對(duì)ACK位進(jìn)行復(fù)位通知發(fā)送器／接收器讀數(shù)據(jù)操作結(jié)束。

在讀／寫操作完成以后，可通過對(duì)I2CCON寫入0x20生成結(jié)束碼。