IIC 子系统

1. IIC 总线协议

1.1 IIC 总线特点

• IIC 有两根线：
• SCL：时钟线
• SDA：数据线

• IIC 有四种信号
• 起始信号（start）：SCL 是高电平，SDA 下降沿
• 终止信号（stop）：SCL 高电平，SDA 上升沿
• 应答信号（ack）：第 9 个周期，SDA 是低电平
• 非应答信号（nack）：第 9 个周期，SDA 维持高电平

• IIC 总线特点：半双工同步串行

• IIC 总线的速率：
• 低速：100K，全速：400K，高速：1M，3.4M
• 注意：GPIO 模拟 IIC 不在这个速率范围

1.2 IIC 总线的时序

2. IIC 总线驱动

2.1 层次图

2.2 将核心层和总线驱动层配置进内核

1. 找到核心层代码目录：内核顶层目录 /drivers/i2c

2. 内核顶层目录执行 make menuconfig

3. > Device Drivers > I2C support ->-*-I2C support

4. 保存退出

1. 找到iic总线驱动层代码目录：内核顶层目录 /drivers/i2c/busses

2. 内核顶层目录执行 make menuconfig

3. > Device Drivers > I2C support > I2C Hardware Bus support->
1. <*> STMicroelectronics STM32F7 I2C support

4. 保存退出

1. 内核顶层目录下执行 make uImage LOADADDR=0XC2000000

2. cp 内核层目录 /arch/arm/boot/uImage ~/tftpboot

3. 重启开发板

3. IIC 设备驱动层 API

struct i2c_driver {
    //与设备匹配成功执行
    int (*probe)(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id);
    //设备分离时执行
    int (*remove)(struct i2c_client *client);
    //设置名字匹配和设备树匹配
    struct device_driver driver;
    //设置id_table匹配
    const struct i2c_device_id *id_table;
};

struct device_driver {
    const char      *name;
    const struct of_device_id  *of_match_table;
};

int i2c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
    return 0;
}
int i2c_remove(struct i2c_client *client)
{
    return 0;
}
struct i2c_driver i2c_drv={
    .probe=i2c_probe,
    .remove=i2c_remove,
    .driver={
        .name="si7006",
        .of_match_table=设备树匹配表名，   
    },
};

#define i2c_add_driver(struct i2c_driver *driver) \
    i2c_register_driver(THIS_MODULE, driver)

void i2c_del_driver(struct i2c_driver *driver)

#define module_i2c_driver(__i2c_driver) \
    module_driver(__i2c_driver, i2c_add_driver, \
            i2c_del_driver)
#define module_driver(__driver, __register, __unregister, ...) \
    static int __init __driver##_init(void) \
    { \
        return __register(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
    } \
    module_init(__driver##_init); \
    static void __exit __driver##_exit(void) \
    { \
        __unregister(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
    } \
    module_exit(__driver##_exit);

4. IIC 设备驱动编程实例

repo

My practice codes

https://git.hqy.life/Cyang39/repo/src/branch/driver/driver/day11/starter

5. IIC 设备树的编写

5.1 硬件连接图

1. 设置 pf14/pf15 复用为 i2c 功能

2. 在 i2c1 设备树节点内部添加 si7006 的设备树节点

3. 在 si7006 设备树节点内部指定从机地址为 0x40

5.2 查看编写好的 i2c1 控制器设备树节点

i2c1: i2c@40012000 { 
			compatible = "st,stm32mp15-i2c";//厂商信息 
			reg = <0x40012000 0x400>;//地址信息 
			interrupt-names = "event", "error"; 
			interrupts-extended = <&exti 21 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>, 
					      <&intc GIC_SPI 32 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; 
			clocks = <&rcc I2C1_K>;//使能时钟 
			resets = <&rcc I2C1_R>; //复位使能
			#address-cells = <1>; //子节点reg属性描述地址的u32是1个
			#size-cells = <0>; //子节点中没有u32描述地址大小
			dmas = <&dmamux1 33 0x400 0x80000001>, 
			       <&dmamux1 34 0x400 0x80000001>; 
			dma-names = "rx", "tx"; 
			power-domains = <&pd_core>; 
			st,syscfg-fmp = <&syscfg 0x4 0x1>; 
			wakeup-source; 
			i2c-analog-filter; 
			status = "disabled";//i2c1不使能 
		};

5.3 补充 i2c1 设备树节点以及添加 si7006 子节点

Required properties (per bus)
-----------------------------
- #address-cells  - should be <1>. Read more about addresses below.
- #size-cells     - should be <0>.
- compatible      - name of I2C bus controller
Optional properties (per bus)
-----------------------------
These properties may not be supported by all drivers. However, if a driver
wants to support one of the below features, it should adapt these bindings.
- clock-frequency
	frequency of bus clock in Hz.
- pinctrl
	add extra pinctrl to configure SCL/SDA pins to GPIO function for bus
	recovery, call it "gpio" or "recovery" (deprecated) state
 
 
Required properties (per child device)
--------------------------------------
- compatible
	name of I2C slave device
- reg
	One or many I2C slave addresses.

&i2c1 {
	// "default"表示默认工作状态"sleep"低功耗工作状态
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	// 0表示pinctrl-name的索引号，指的是对"default"状态设置
	pinctrl-0 = <&i2c1_pins_b>;
	// 1表示pinctrl-name的索引号，指的是对"sleep"状态设置
	pinctrl-1 = <&i2c1_sleep_pins_b>;
	i2c-scl-rising-time-ns = <100>;//设置时钟线上升沿时间为100ns
	i2c-scl-falling-time-ns = <7>;//下降沿时间7ns
	status = "okay";
	/delete-property/dmas;
	/delete-property/dma-names;
    si7006@40{
      compatible="hqyj,si7006"; 
      reg=<0X40>;//从机地址    
    };
};

6. 数据收发相关的 API

6.1 struct i2c_clent

struct i2c_client {
    unsigned short flags;//保存读写标志位的标志
    unsigned short addr; //要通信的从机的从机地址
    char name[I2C_NAME_SIZE];//设备名
    struct i2c_adapter *adapter;//用于索引总线驱动的一个指针   
    struct device dev;  //存放设备信息的对象
    struct list_head detected;//用于构成链表
};

6.2 消息传输函数 i2c_transfer

int i2c_transfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num)

• adap：练习总线驱动的指针 client → adapter

• msgs：传输的消息

• num：传输的消息个数

6.3 消息结构体 i2c_msg

struct i2c_msg {
    __u16 addr; //从机地址  client->addr
    __u16 flags;//读写标志位   1（读消息） 0（消息）
    __u16 len; //读写的数据长度
    __u8 *buf; //存放消息数据的buf 
};

6.4 消息结构体的封装

char w_buf[]={reg,value};
struct i2c_msg w_msg={
    .addr=client.addr,
    .flags=0,
    .len=sizeof(w_buf),
    .buf=w_buf,
};

char r_buf[]={reg};
char value;
struct i2c_msg r_msg[]={
    [0]={
        .addr=client->addr,
        .flags=0,
        .len=1,
        .buf=r_buf,    
    },
    [1]={
        .addr=client->addr,
        .flags=1,
        .len=1,
        .buf=&value,       
    },
}

7. 基于 i2c 子系统编写驱动读取温湿度数据

7.1 温湿度的寄存器地址

7.2 温度和湿度的读写时序

7.3 温度和湿度的处理

7.4 读取温度和湿度的实例

repo

My practice codes

https://git.hqy.life/Cyang39/repo/src/branch/driver/driver/day11/iic_example