原理概述
I2C總線驅動概述
I2C總線驅動是I2C適配器的軟件實現，提供I2C適配器與從設備間完成數據通信的能力，比如起始，停止，應答信號和MasterXfer的實現函數。驅動程序包含初始化I2C總線控制器__i2cHwInit函數，操作函數集（總線傳輸__i2cTransfer函數，總線控制__i2cMasterCtl函數）。
Imx6ul控制器的硬件描述
imx6ul處理器內部集成了一個I2C控制器，通過五個寄存器來進行控制。
I2Cx_IADR | I2C地址寄存器 |
I2Cx_IFDR | I2C分頻寄存器 |
I2Cx_I2CR | I2C控制寄存器 |
I2Cx_I2SR | I2C狀態寄存器 |
I2Cx_I2DR | I2C數據寄存器 |
通過I2Cx_I2CR，I2Cx_IFDR，I2Cx_I2DR，I2Cx_IADR寄存器操作，可在I2C總線上產生開始位、停止位、數據和地址，而傳輸的狀態則通過I2Cx_I2SR寄存器來獲取。
I2C總線傳輸編程流程
I2C總線驅動傳輸函數，主要編程流程如圖 21所示。
圖 21 I2C編程狀態
傳輸大致流程：
1.使能I2C控制器
2.設置爲主模式（佔用總線）
3.傳輸消息（總線傳輸完成產生IIF中斷，在中斷中判斷是否傳輸完成）
4.傳輸完成後設置爲從模式（釋放總線）
5.失能I2C
I2C總線傳輸中斷處理
I2C總線驅動中斷處理，編程流程如圖 22所示。
圖 22中斷處理
技術實現
I2C總線驅動框架
I2C總線驅動實現基本功能，只要實現如圖 31中的四個函數即可。
圖 31 I2C總線驅動四個基本函數
i2cBusCreate
i2cBusCreate函數初始化目標電路板i2c總線系統，調用i2cBusFuns函數初始化相應I2C總線系統並創建對應I2C適配器。根據在bspimx6ul/bsp/SylixOS/bsp/ulevk_board/bspboard.h中的I2C配置，初始化相應的I2C總線。
i2cBusFuncs
i2cBusFuncs函數用於初始化 i2c總線並獲取操作函數集，主要包括了設置芯片管腳複用__i2cIomuxConfig函數，初始化I2C控制器__i2cInit函數，返回操作函數集（總線傳輸Transfer函數，總線控制MasterCtl函數）。
__i2cInit
__i2cInit函數用於初始化I2C控制器，主要包括了初始化I2C使用的信號量，設置時鐘頻率，指定作從設備時的地址。
__i2cTransfer
__i2cTransfer函數爲I2C傳輸函數，用於在I2C總線上傳輸和接收數據。
驅動程序框架
整個驅動程序的框架如圖 32所示。
圖 32驅動程序流程框架
BSP中驅動配置
根據imx6ul相關芯片手冊，配置寄存器地址並定義I2C通道相關信息結構。如程序清單 31所示。
程序清單 31 I2C通道信息
/********************************************************************************************************* i2c 通道相關信息 *********************************************************************************************************/ struct __i2c_channel{ UINT uiChannel; /* I2C總線通道號 */ LW_OBJECT_HANDLE I2C_hSignal; /* 信號量 */ BOOL I2C_bIsInit; /* 是否初始化 */ int iStatus; /* 狀態 */ int iBpsParam; /* 波特率參數 */ PLW_I2C_MESSAGE pi2cmsg; /* 需要處理的消息 */ int iMsgPtr; /* 消息內部指針 */ int iMsgNum; /* 消息數量 */ int iMsgIndex; /* 當前處理的 msg 下標 */ }; typedef struct __i2c_channel __I2C_CHANNEL; typedef struct __i2c_channel *__PI2C_CHANNEL;代碼實現
I2C總線驅動代碼
i2cBusCreate，i2cBusFuncs的具體實現
i2cBusCreate函數與i2cBusFuncs函數初始化I2C，並將返回的操作函數集與i2c適配器綁定。如程序清單 32，程序清單 33所示。
程序清單 32 i2cBusCreate的具體實現
VOID i2cBusCreate (VOID) { /* * 打開I2Cx的總線驅動配置，在bspimx6ul/bsp/SylixOS/bsp/ulevk_board/bspboard.h文件中配置 */ …… #ifdef CONFIG_BSP_I2C0 pI2cFuncs = i2cBusFuns(0); /* 創建 i2c0總線適配器 */ if (pI2cFuncs) { API_I2cAdapterCreate("/bus/i2c/0", pI2cFuncs, 10, 1); } #endif …… }程序清單 33 i2cBusFuns的具體實現
PLW_I2C_FUNCS i2cBusFuns (UINT uiChannel) { …… if (__i2cInit(&__Gimx6ulI2cChannels[uiChannel]) != ERROR_NONE) { return (LW_NULL); } return (&__Gimx6ulI2cFuncs[uiChannel]); }__i2cInit，__i2cHwInit的具體實現
__i2cInit函數用於初始化I2C控制器，主要包括了初始化I2C使用的信號量，設置時鐘頻率，指定作從設備時的地址。如程序清單 34，程序清單 35所示。
程序清單 34 __i2cInit的具體實現
static INT __i2cInit (__IMX6UL_I2C_CHANNEL pI2cChannel) { …… /* * 初始化 I2C 控制器 */ if (__i2cHwInit(pI2cChannel->uiChannel) != ERROR_NONE) { printk(KERN_ERR "imx6ulI2cInit(): failed to init!\n"); goto __error_handle; } …… }程序清單 35 __i2cHwInit的具體實現
static INT __i2cHwInit (UINT uiChannel) { …… /* * 設置時鐘頻率 */ __i2cSetI2cClk(uiChannel, I2C_BUS_FREQ_MAX); /* * 指定從設備地址 */ uiValue = readw(REG_I2C_IADR(uiChannel)); uiValue &= ~IMXUL_DEFAULT_SLAVE_ID_MASK; uiValue |= IMXUL_DEFAULT_SLAVE_ID; writew(uiValue, REG_I2C_IADR(uiChannel)); …… }__i2cTransfer，__i2cTryTransfer的具體實現
__i2cTransfer函數爲I2C傳輸函數，用於在I2C總線上傳輸和接收數據。如程序清單 36，程序清單 37所示。
程序清單 36 __i2cTransfer的具體實現
static INT __i2cTransfer (UINT uiChannel, PLW_I2C_ADAPTER pI2cAdapter, PLW_I2C_MESSAGE pI2cMsg, INT iNum) { …… /* * 這裏使用了錯誤重傳的功能，若傳輸失敗則多次傳輸，由於實際應用中傳輸失敗是小概率事件， * 建議此功能放在用戶層實現，在驅動方便僅僅完成數據傳輸和接收更合適。 */ for (i = 0; i < pI2cAdapter->I2CADAPTER_iRetry; i++) { if (__i2cTryTransfer(uiChannel, pI2cAdapter, pI2cMsg, iNum) == iNum) { return (iNum); } else { API_TimeSleep(LW_OPTION_WAIT_A_TICK); /* 等待一個機器週期重試 */ } } …… }程序清單 37 __i2cTryTransfer的具體實現
static INT __i2cTryTransfer (UINT uiChannel, PLW_I2C_ADAPTER pI2cAdapter, PLW_I2C_MESSAGE pI2cMsg, INT iNum) { …… /* * 設置I2C時鐘頻率，清狀態位，使能I2C * 並判斷總線狀態，若IBB位爲0 (總線空閒)繼續，否則取消本次傳輸 */ if (__i2cTransferEnable(uiChannel) != 0) { return (PX_ERROR); } /* * 設置爲主模式+傳輸模式 * 設置完後IBB位自動置1(總線繁忙)，開始傳輸 */ if (__i2cTransferStart(uiChannel) != 0) { return (PX_ERROR); } /* * 完成設備地址發送後，進入收發消息函數 */ for (i = 0; i < iNum; i++, pI2cMsg++) { if (__i2cTransferMsg(uiChannel, pI2cMsg, iNum) != ERROR_NONE) { break; } } /* * generate STOP by clearing MSTA bit * (清除MSTA位使其停止傳輸) */ __i2cTransferStop(uiChannel); /* * disable the controller * (禁止I2C控制器) */ __i2cTransferDisable(uiChannel); …… }__i2cTransferEnable的具體實現
__i2cTransferEnable函數使能I2C，設置時鐘頻率。
__i2cTransferStart的具體實現
__i2cTransferStart函數設置I2C控制器爲主模式（佔用總線）。
__i2cTransferMsg的具體實現
i2cTransferMsg函數判斷讀/寫模式，對應不同操作。如程序清單 38所示。
程序清單 38 __i2cTransferMsg的具體實現
static INT __i2cTransferMsg ( UINT uiChannel, PLW_I2C_MESSAGE pI2cMsg, INT iNUM) { …… if (pI2cMsg->I2CMSG_usFlag & LW_I2C_M_RD) { /* 讀取操作 */ /* * do repeat-start * (重複啓動) (IEN_MSTA_MTX_RSTA) */ …… /* * send slave address again, but indicate read operation * (發送從機器件地址，表明爲讀操作) */ …… if (__i2cTransferTxByte(pucData, uiChannel) != 0) { /* 發送從機地址，等待返回ACK */ return -1; } /* * change to receive mode * (設置爲接收模式) */ …… /* * 若只有一個字節，設置選擇不發送ACK(最後一次傳輸不發送ACK) */ …… /* * dummy read * (行假讀) */ *pucData = readw(REG_I2C_I2DR(uiChannel)); /* * 開始讀... */ if (__i2cTransferRxBytes(pI2cMsg->I2CMSG_pucBuffer, uiChannel, pI2cMsg->I2CMSG_usLen) != 0) { return (PX_ERROR); } } else { /* 發送操作 */ /* * Step 2: send slave address + read/write at the LSB * (發送從機地址+讀寫LSB 設置爲寫位) */ …… /* * 將從機地址數據寫入寄存器，等待ACK返回 */ …… /* * 設定一個長度，循環往寄存器寫，等待ACK返回 */ pucData = pI2cMsg->I2CMSG_pucBuffer; for (i = 0; i < pI2cMsg->I2CMSG_usLen; i++) { /* * send device register value * (發送寄存器地址 / 信息) */ if ((iRet = __i2cTransferTxByte(pucData, uiChannel)) != 0) { break; } pucData++; } } …… }__i2cTransferTxByte的具體實現
如程序清單 39，程序清單 310所示。
程序清單 39 __i2cTransferTxByte的具體實現
static INT __i2cTransferTxByte (UINT8 *pChar, UINT uiChannel) { UINT uiValue = 0; /* * clear both IAL and IIF bits * (清除IAL和IIF位) */ …… /* * write to data register * (向寄存器中寫入數據,從機地址 / 發送信息) * 0x0E << 1 + write + ack * 0x07 + ack * 0x0e << 1 + read + ack * xx + ack */ writew((*pChar), (REG_I2C_I2DR(uiChannel))); /* * wait for transfer of byte to complete * (等待傳輸完成) */ return __i2cTransferWaitOpDone(uiChannel, 1); }程序清單 310 __i2cTransferWaitOpDone的具體實現
static INT __i2cTransferWaitOpDone (UINT uiChannel, INT iIsTx) { …… /* * Loop until we get an interrupt * (循環等待，直到我們得到一箇中斷，若沒有產生中斷，返回-10) */ while (!(readw(REG_I2C_I2SR(uiChannel)) & IIF) && (--i > 0)); if (i <= 0) { printk("I2C Error: timeout unexpected\n"); return (ERR_NO_IIF); } /* * Clear the interrupts * (清除中斷位) */ …… /* * Check for arbitration lost * (檢查仲裁位,產生1爲仲裁丟失，返回-3) */ if (readw(REG_I2C_I2SR(uiChannel)) & IAL) { printk("Error Arbitration lost\n"); return (ERR_IAL_LOST); } /* * Check for ACK received in transmit mode * (傳輸模式中檢查是否收到ACK) */ if (iIsTx) { /* iIsTx參數傳入爲1 */ if (readw(REG_I2C_I2SR(uiChannel)) & RXAK) { /* * 沒有收到ACK，清除MSTA位使其停止傳輸 */ printk("Error no ack received\n"); __i2cTransferStop(uiChannel); /* 停止 / 將主從模式位設置爲0 */ return (ERR_NO_ACK); } } …… }__i2cTransferRxBytes的具體實現
如程序清單 311所示。
程序清單 311 __i2cTransferRxBytes的具體實現
static INT __i2cTransferRxBytes (UINT8 *pChar, UINT uiChannel, INT iSize) { …… /* * 等待傳輸完成 */ for (i = 0; iSize > 0; iSize--, i++) { if (__i2cTransferWaitOpDone(uiChannel, 0) != 0) { return (PX_ERROR); } /* * 接下來的兩個if指令設置爲下一個讀取控制寄存器的值 * 若iSize == 1則此次爲最後一次且已完成傳輸(清除MSTA位) * 若iSize == 2則下次爲最後一次傳輸，不發送ACK信號(禁止TXAK位) */ …… /* * 真正開始讀取數據 */ pChar[i] = readw(REG_I2C_I2DR(uiChannel)); } …… }__i2cTransferStop的具體實現
__i2cTransferStop函數設置I2C控制器爲從模式（釋放總線）。
__i2cTransferDisable的具體實現
__i2cTransferDisable函數失能I2C。
