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裸機(jī)操作篇

本文以三星exynos4412為例講解I2C時(shí)序，并掛載在I2C控制器mpu6050陀螺儀的數(shù)據(jù)讀取實(shí)例。通過(guò)本篇文章，讀者可以理解I2C時(shí)序，以及如何基于三星I2C控制實(shí)現(xiàn)裸機(jī)讀取從設(shè)備信息方法。 前言： I2C(Inter-Integrated Circuit)總線(xiàn)(也稱(chēng) IIC 或 I2C) 是有PHILIPS公司開(kāi)發(fā)的兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)，用于連接微控制器及外圍設(shè)備，是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線(xiàn)少、控制方式簡(jiǎn)單、器件封裝形式小、通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。

一、exynos4412 i2c控制器綜述 Exynos4412精簡(jiǎn)指令集微處理器支持4個(gè)IIC總線(xiàn)控制器。為了能使連接在總線(xiàn)上的主和從設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，專(zhuān)用的數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA和時(shí)鐘信號(hào)線(xiàn)SCL被使用，他們都是雙向的。 如果工作在多主機(jī)的IIC總線(xiàn)模式，多個(gè)4412處理器將從從機(jī)那接收數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)給從機(jī)。在IIC總線(xiàn)上的主機(jī)端4412會(huì)啟動(dòng)或終止一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸。4412的IIC總線(xiàn)控制器會(huì)用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IIC總線(xiàn)仲裁機(jī)制去實(shí)現(xiàn)多主機(jī)和多從機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。 通過(guò)控制如下寄存器以實(shí)現(xiàn)IIC總線(xiàn)上的多主機(jī)操作： 控制寄存器： I2CCON狀態(tài)寄存器： I2CSTATTx/Rx數(shù)據(jù)偏移寄存器： I2CDS地址寄存器： I2CADD 如果I2C總線(xiàn)空閑，那么SCL和SDA信號(hào)線(xiàn)將都為高電平。在SCL為高電平期間，如果SDA有由高到低電平的跳變，那么將啟動(dòng)一個(gè)起始信號(hào)，如果SDA有由低到高電平的跳變，將啟動(dòng)一個(gè)結(jié)束信號(hào)。 主機(jī)端的設(shè)備總是提供起始和停止信號(hào)的一端。在起始信號(hào)被發(fā)出后，一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的前7位被當(dāng)作地址通過(guò)SDA線(xiàn)被傳輸。這個(gè)地制值決定了總線(xiàn)上的主設(shè)備將要選擇那個(gè)從設(shè)備作為傳輸對(duì)象，bit8決定傳輸數(shù)據(jù)的方向(是讀還是寫(xiě))。 I2C總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)(即在SDA上傳輸?shù)臄?shù)據(jù))都是以8位字節(jié)傳輸?shù)模诳偩€(xiàn)上傳輸操作的過(guò)程中，對(duì)發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)是沒(méi)有限制的。I2C總線(xiàn)上的主/從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)總是以一個(gè)數(shù)據(jù)的最高位開(kāi)始傳輸(即MSB方式)，傳輸完一個(gè)字節(jié)后，應(yīng)答信號(hào)緊接其后。 二、I2C總線(xiàn)接口特性 9個(gè)通道多主、從I2C總線(xiàn)接口。其中8個(gè)通道作為普通接口(即I2C0、I2C1....)，1個(gè)通道作為HDMI的專(zhuān)用接口。 7位地址模式。 串行，8位單向或雙向的數(shù)據(jù)傳輸。 在標(biāo)準(zhǔn)模式中，每秒最多可以傳輸100k位，即12.5kB的數(shù)據(jù)量。 在快速模式中，每秒最多可以傳輸400k位，即50kB的數(shù)據(jù)量。 支持主機(jī)端發(fā)送、接收，從機(jī)端發(fā)送、接收操作。 支持中斷和查詢(xún)方式。 三、框圖

從上圖可以看出，4412提供4個(gè)寄存器來(lái)完成所有的IIC操作。SDA線(xiàn)上的數(shù)據(jù)從IICDS寄存器經(jīng)過(guò)移位寄存器發(fā)出，或通過(guò)移位寄存器傳入IICDS寄器；IICADD寄存器中保存4412當(dāng)做從機(jī)時(shí)的地址；IICCON、IICSTAT兩個(gè)寄存器用來(lái)控制或標(biāo)識(shí)各種狀態(tài)，比如選擇工作工作模式，發(fā)出S信號(hào)、P信號(hào)，決定是否發(fā)出ACK信號(hào)，檢測(cè)是否接收到ACK信號(hào)。 四、I2C總線(xiàn)接口操作 針對(duì)4412處理器的I2C總線(xiàn)接口，具備4種操作模式： 1 --主機(jī)發(fā)送模式2 --主機(jī)接收模式3 --從機(jī)發(fā)送模式4 --從機(jī)接收模式 下面將描述這些操作模式之間的功能關(guān)系： 0、數(shù)據(jù)有效性

SDA線(xiàn)上的數(shù)據(jù)必須在時(shí)鐘的高電平周期保持穩(wěn)定。數(shù)據(jù)線(xiàn)的高或低電平狀態(tài)IIC位傳輸數(shù)據(jù)的有效性在SCL線(xiàn)的時(shí)鐘信號(hào)是低電平才能改變。 1.開(kāi)始和停止條件 當(dāng)4412的I2C接口空閑時(shí)，它往往工作在從機(jī)模式。或者說(shuō)，4412的的i2c接口在SDA線(xiàn)上察覺(jué)到一個(gè)起始信號(hào)之前它應(yīng)該工作在從機(jī)模式。當(dāng)控制器改變4412的i2c接口的工作模式為主機(jī)模式后，SDA線(xiàn)上發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸并且控制器會(huì)產(chǎn)生SCL時(shí)鐘信號(hào)。 開(kāi)始條件通過(guò)SDA線(xiàn)進(jìn)行串行的字節(jié)傳輸，一個(gè)停止信號(hào)終止數(shù)據(jù)傳輸，停止信號(hào)是指SCL在高電平器件SDA線(xiàn)有從低到高電平的跳變，主機(jī)端產(chǎn)生起始和停止條件。當(dāng)主、從設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)起始信號(hào)后,I2C總線(xiàn)將進(jìn)入忙狀態(tài)。這里需要說(shuō)明的是上述主從設(shè)備都有可能作為主機(jī)端。 當(dāng)一個(gè)主機(jī)發(fā)送了一個(gè)起始信號(hào)后，它也應(yīng)該發(fā)送一個(gè)從機(jī)地址以通知總線(xiàn)上的從設(shè)備。這個(gè)地址字節(jié)的低7位表示從設(shè)備地址，最高位表示傳輸數(shù)據(jù)的方向，即主機(jī)將要進(jìn)行讀還是寫(xiě)。當(dāng)最高位是0時(shí)，它將發(fā)起一個(gè)寫(xiě)操作(發(fā)送操作)；當(dāng)最高位是1時(shí)，它將發(fā)起一個(gè)讀數(shù)據(jù)的請(qǐng)求（接收操作）。 主機(jī)端發(fā)起一個(gè)結(jié)束信號(hào)以完成傳輸操作，如果主機(jī)端想在總線(xiàn)上繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，它將發(fā)出另外一個(gè)起始信號(hào)和從設(shè)備地址。用這樣的方式，它們可以用各種各樣的格式進(jìn)行讀寫(xiě)操作。 下圖為起始和停止信號(hào)：

2. 數(shù)據(jù)傳輸格式 放到SDA線(xiàn)上的所有字節(jié)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度應(yīng)該為8位，在每次傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)量沒(méi)有限制。在起始信號(hào)后的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)應(yīng)該包含地址字段，當(dāng)4412的I2C接口被設(shè)置為主模式時(shí)，地址字節(jié)應(yīng)該由控制器端發(fā)出。在每個(gè)字節(jié)后，應(yīng)該有一個(gè)應(yīng)答位。 如果從機(jī)要完成一些其他功能后（例如一個(gè)內(nèi)部中斷服務(wù)程序）才能繼續(xù)接收或發(fā)送下一個(gè)字節(jié)，從機(jī)可以拉低SCL迫使主機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)。當(dāng)從機(jī)準(zhǔn)備好接收下一個(gè)數(shù)據(jù)并釋放SCL后，數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)。如果主機(jī)在傳輸數(shù)據(jù)期間也需要完成一些其他功能（例如一個(gè)內(nèi)部中斷服務(wù)程序）也可以拉低SCL以占住總線(xiàn)。 下面的圖中將說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸格式：

上圖中說(shuō)明，在傳輸完每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，都會(huì)有一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，這個(gè)應(yīng)答信號(hào)在第9個(gè)時(shí)鐘周期。具體過(guò)程如下(注意下面描述的讀寫(xiě)過(guò)程都是針對(duì) 4412處理器而言，當(dāng)有具體的I2C設(shè)備與4412相連時(shí)，數(shù)據(jù)表示什么需要看具體的I2C設(shè)備，4412是不知道數(shù)據(jù)的含義的)： 寫(xiě)過(guò)程：主機(jī)發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)S→發(fā)送從機(jī)7位地址和1位方向，方向位表示寫(xiě)→主機(jī)釋放SDA線(xiàn)方便從機(jī)給回應(yīng)→有從機(jī)匹配到地址，拉低SDA線(xiàn)作為ACK→主機(jī)重新獲得SDA傳輸8位數(shù)據(jù)→主機(jī)釋放SDA線(xiàn)方便從機(jī)給回應(yīng)→從機(jī)收到數(shù)據(jù)拉低SDA線(xiàn)作為ACK告訴主機(jī)數(shù)據(jù)接收成功→主機(jī)發(fā)出停止信號(hào)。 讀過(guò)程：主機(jī)發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)S→發(fā)送從機(jī)7位地址和1位方向，方向位表示讀→主機(jī)釋放SDA線(xiàn)方便從機(jī)給回應(yīng)→有從機(jī)匹配到地址，拉低SDA線(xiàn)作為ACK→從機(jī)繼續(xù)占用SDA線(xiàn)，用SDA傳輸8位數(shù)據(jù)給主機(jī)→從機(jī)釋放SDA線(xiàn)(拉高)方便主機(jī)給回應(yīng)→主機(jī)接收到數(shù)據(jù)→主機(jī)獲得SDA線(xiàn)控制并拉低SDA線(xiàn)作為ACK告訴從機(jī)數(shù)據(jù)接收成功→主機(jī)發(fā)出停止信號(hào)。 注意：在具體的I2C通信時(shí)，要看I2C設(shè)備才能確定讀寫(xiě)時(shí)序，比如下面即將描述的第七大點(diǎn)中的示例，讀寫(xiě)EEPROM中就會(huì)說(shuō)道具體的數(shù)據(jù)含義，讀寫(xiě)過(guò)程。 3.應(yīng)答信號(hào)的傳輸 為了完成一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸，接收方將發(fā)送一個(gè)應(yīng)答位給發(fā)送方。應(yīng)答信號(hào)出現(xiàn)在SCL線(xiàn)上的時(shí)鐘周期中的第九個(gè)時(shí)鐘周期，為了發(fā)送或接收1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，主機(jī)端會(huì)產(chǎn)生8個(gè)時(shí)鐘周期，為了傳輸一個(gè)ACK位，主機(jī)端需要產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖。 ACK時(shí)鐘脈沖到來(lái)之際，發(fā)送方會(huì)在SDA線(xiàn)上設(shè)置高電平以釋放SDA線(xiàn)。在ACK時(shí)鐘脈沖之間，接收方會(huì)驅(qū)動(dòng)和保持SDA線(xiàn)為低電平，這發(fā)生在第9個(gè)時(shí)鐘脈沖為高電平期間。應(yīng)答信號(hào)為低電平時(shí)，規(guī)定為有效應(yīng)答位（ACK簡(jiǎn)稱(chēng)應(yīng)答位），表示接收器已經(jīng)成功地接收了該字節(jié)；應(yīng)答信號(hào)為高電平時(shí)，規(guī)定為非應(yīng)答位（NACK），一般表示接收器接收該字節(jié)沒(méi)有成功。對(duì)于反饋有效應(yīng)答位ACK的要求是，接收器在第9個(gè)時(shí)鐘脈沖之前的低電平期間將SDA線(xiàn)拉低，并且確保在該時(shí)鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。如果接收器是主控器，則在它收到最后一個(gè)字節(jié)后，發(fā)送一個(gè)NACK信號(hào)(即不發(fā)出ACK信號(hào))，以通知被控發(fā)送器結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送，并釋放SDA線(xiàn)，以便主控接收器發(fā)送一個(gè)停止信號(hào)P。

4.讀寫(xiě)操作 當(dāng)I2C控制器在發(fā)送模式下發(fā)送數(shù)據(jù)后，I2C總線(xiàn)接口將等待直到移位寄存器(I2CDS)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)。在往此寄存器寫(xiě)入一個(gè)新數(shù)據(jù)前，SCL線(xiàn)應(yīng)該保持為低電平，寫(xiě)完數(shù)據(jù)后，I2C控制器將釋放SCL線(xiàn)。當(dāng)前正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸完成后，4412會(huì)捕捉到一個(gè)中斷，然后cpu將開(kāi)始往I2CDS寄存器中寫(xiě)入一個(gè)新的數(shù)據(jù)。 當(dāng)I2C控制器在接收模式下接收到數(shù)據(jù)后，I2C總線(xiàn)接口將等待直到I2CDS寄存器被讀。在讀到新數(shù)據(jù)之前，SCL線(xiàn)會(huì)被保持為低電平，讀到數(shù)據(jù)后I2C控制器將釋放掉SCL線(xiàn)。一個(gè)新數(shù)據(jù)接收完成后，4412將收到一個(gè)中斷，cpu收到這個(gè)中斷請(qǐng)求后，它將從I2CDS寄存器中讀取數(shù)據(jù)。 5.總線(xiàn)仲裁機(jī)制 總線(xiàn)上可能掛接有多個(gè)器件，有時(shí)會(huì)發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線(xiàn)的情況，這種情況叫做總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)。I2C總線(xiàn)具有多主控能力，可以對(duì)發(fā)生在SDA線(xiàn)上的總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：當(dāng)多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線(xiàn)時(shí)，如果某個(gè)主器件發(fā)送高電平，而另一個(gè)主器件發(fā)送低電平，則發(fā)送電平與此時(shí)SDA總線(xiàn)電平不符的那個(gè)器件將自動(dòng)關(guān)閉其輸出級(jí)。總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)的仲裁是在兩個(gè)層次上進(jìn)行的。首先是地址位的比較，如果主器件尋址同一個(gè)從器件，則進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較，從而確保了競(jìng)爭(zhēng)仲裁的可靠性。由于是利用I2C總線(xiàn)上的信息進(jìn)行仲裁，因此不會(huì)造成信息的丟失。 6.終止條件 當(dāng)一個(gè)從接收者不能識(shí)別從地址時(shí)，它將保持SDA線(xiàn)為高電平。在這樣的情況下，主機(jī)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)并且取消數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)終止傳輸產(chǎn)生后，主機(jī)端接收器會(huì)通過(guò)取消ACK的產(chǎn)生以告訴從機(jī)端發(fā)送器結(jié)束發(fā)送操作。這將在主機(jī)端接收器接收到從機(jī)端發(fā)送器發(fā)送的最后一個(gè)字節(jié)之后發(fā)生，為了讓主機(jī)端產(chǎn)生一個(gè)停止條件，從機(jī)端發(fā)送者將釋放SDA線(xiàn)。 7.配置I2C總線(xiàn) 如果要設(shè)置I2C總線(xiàn)中SCL時(shí)鐘信號(hào)的頻率，可以在I2CCON寄存器中設(shè)置4位分頻器的值。I2C總線(xiàn)接口地址值存放在I2C總線(xiàn)地址寄存器(I2CADD)中，默認(rèn)值未知。 8.每種模式下的操作流程圖 在I2C總線(xiàn)上執(zhí)行任何的收發(fā)Tx/Rx操作前，應(yīng)該做如下配置： （1）在I2CADD寄存器中寫(xiě)入從設(shè)備地址 （2）設(shè)置I2CCON控制寄存器 a. 使能中斷 b. 定義SCL頻率 （3）設(shè)置I2CSTAT寄存器以使能串行輸出 下圖為主設(shè)備發(fā)送模式

下圖為主設(shè)備接收模式

下圖為從設(shè)備發(fā)送模式

下圖為從設(shè)備接收

模式

1-- I2C總線(xiàn)控制寄存器

IICCON寄存器用于控制是否發(fā)出ACK信號(hào)、設(shè)置發(fā)送器的時(shí)鐘、開(kāi)啟I2C中斷，并標(biāo)識(shí)中斷是否發(fā)生

使用IICCON寄存器時(shí)，有如下注意事項(xiàng)

1）、發(fā)送模式的時(shí)鐘頻率由位[6]、位[3:0]聯(lián)合決定。另外，當(dāng)IICCON[6]=0時(shí)，IICCON[3:0]不能取0或1。

2）、位[4]用來(lái)標(biāo)識(shí)是否有I2C中斷發(fā)生，讀出為0時(shí)標(biāo)識(shí)沒(méi)有中斷發(fā)生，讀出為1時(shí)標(biāo)識(shí)有中斷發(fā)生。當(dāng)此位為1時(shí)，SCL線(xiàn)被拉低，此時(shí)所以I2C傳輸停止;如果要繼續(xù)傳輸，需寫(xiě)入0清除它。

中斷在以下3種情況下發(fā)生：

1 -- 當(dāng)發(fā)送地址信息或接收到一個(gè)從機(jī)地址并且吻合時(shí)；

2 -- 當(dāng)總線(xiàn)仲裁失敗時(shí)；

3 -- 當(dāng)發(fā)送/接收完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（包括響應(yīng)位）時(shí)；

3）、基于SDA、SCL線(xiàn)上時(shí)間特性的考慮，要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將數(shù)據(jù)寫(xiě)入IICDS寄存器，然后再清除中斷。

4）、如果IICCON[5]=0，IICCON[4]將不能正常工作，所以，即使不使用I2C中斷，也要將IICCON[5]設(shè)為1.

2 -- I2C狀態(tài)寄存器

IICSTAT寄存器用于選擇I2C接口的工作模式，發(fā)出S信號(hào)、P信號(hào)，使能接收/發(fā)送功能，并標(biāo)識(shí)各種狀態(tài)，比如總線(xiàn)仲裁是否成功、作為從機(jī)時(shí)是否被尋址、是否接收到0地址、是否接收到ACK信號(hào)等。

3 -- I2C數(shù)據(jù)發(fā)送/接收移位寄存器

fs4412的i2c總線(xiàn)上掛載了mpu6050

mpu6050每次讀取或者要寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，必須先告知從設(shè)備要操作的內(nèi)部寄存器地址（RA），然后緊跟著讀取或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)（DATA），內(nèi)部寄存器的配置和讀取一次最多1個(gè)data，交互時(shí)序如下：

【注意】上述兩個(gè)時(shí)序非常重要，后續(xù)我們要編寫(xiě)基于linux的驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)i2c_msg也要基于上述時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)。

【寄存器使用規(guī)則】

下面先提前講一下具體應(yīng)用中如何啟動(dòng)和恢復(fù)IIC的傳輸

啟動(dòng)或恢復(fù)4412的I2C傳輸有以下兩種方法。

1）當(dāng)IICCON[4]即中斷狀態(tài)位為0時(shí)，通過(guò)寫(xiě)IICSTAT寄存器啟動(dòng)I2C操作。有以下兩種情況。

1--在主機(jī)模式，

令I(lǐng)ICSTAT[5:4]等于0b11，將發(fā)出S信號(hào)和IICDS寄存器的數(shù)據(jù)（尋址），

令I(lǐng)ICSTAT[5:4]等于0b01，將發(fā)出P信號(hào)。

2--在從機(jī)模式，令I(lǐng)ICSTAT[4]等于1將等待其他主機(jī)發(fā)出S信號(hào)及地址信息。

2）當(dāng)IICCON[4]即中斷狀態(tài)為1時(shí)，表示I2C操作被暫停。在這期間設(shè)置好其他寄存器之后，向IICCON[4]寫(xiě)入0即可恢復(fù)I2C操作。所謂“設(shè)置其他寄存器”，有以下三種情況：

1--對(duì)于主機(jī)模式，可以按照上面1的方法寫(xiě)IICSTAT寄存器，恢復(fù)I2C操作后即可發(fā)出S信號(hào)和IICDS寄存器的值（尋址），或發(fā)出P信號(hào)。

2--對(duì)于發(fā)送器，可以將下一個(gè)要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入IICDS寄存器中，恢復(fù)I2C操作后即可發(fā)出這個(gè)數(shù)據(jù)。

3--對(duì)于接收器，可以從IICDS寄存器讀出接收到的數(shù)據(jù)。最后向IICCON[4]寫(xiě)入0的同時(shí)，設(shè)置IICCON[7]以決定是否在接收到下一個(gè)數(shù)據(jù)后是否發(fā)出ACK信號(hào)。

【MPU6050硬件電路圖】(實(shí)際板子電路圖不一定和下面一樣，具體問(wèn)題具體分析，本例參考exynos-fs4412開(kāi)發(fā)板)

1 AD0接地的 值為 0

所以從設(shè)備地址為0x86

2 SCL、SDA連接的i2c_SCL5、i2c_SDA5

由此可得這兩個(gè)信號(hào)線(xiàn)復(fù)用了GPIO的GPB的2、3引腳

3 查閱exynos4412 datasheet 6.2.2 Part 1可得

所以設(shè)置GPIO 的 GPB 【15：8】= 0x33 即可

下面是個(gè)IIC總線(xiàn)實(shí)例：

用IIC總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)CPU與MPU-6050的數(shù)據(jù)查詢(xún)

具體代碼如下：

#include "exynos_4412.h" //****************************************// MPU6050常用內(nèi)部地址，以下地址在mpu6050內(nèi)部//****************************************#define SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺儀采樣率，典型值：0x07(125Hz)#define CONFIG 0x1A //低通濾波頻率，典型值：0x06(5Hz)#define GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺儀自檢及測(cè)量范圍，典型值：0x18(不自檢，2000deg/s)#define ACCEL_CONFIG 0x1C //加速計(jì)自檢、測(cè)量范圍及高通濾波頻率，典型值：0x01(不自檢，2G，5Hz)#define ACCEL_XOUT_H 0x3B#define ACCEL_XOUT_L 0x3C#define ACCEL_YOUT_H 0x3D#define ACCEL_YOUT_L 0x3E#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F#define ACCEL_ZOUT_L 0x40#define TEMP_OUT_H 0x41#define TEMP_OUT_L 0x42#define GYRO_XOUT_H 0x43#define GYRO_XOUT_L 0x44#define GYRO_YOUT_H 0x45#define GYRO_YOUT_L 0x46#define GYRO_ZOUT_H 0x47#define GYRO_ZOUT_L 0x48#define PWR_MGMT_1 0x6B //電源管理，典型值：0x00(正常啟用)#define WHO_AM_I 0x75 //IIC地址寄存器(默認(rèn)數(shù)值0x68，只讀)#define SlaveAddress 0xD0 //IIC寫(xiě)入時(shí)的地址字節(jié)數(shù)據(jù)，+1為讀取 void mydelay_ms(int time){int i, j;while(time--){for (i = 0; i < 5; i++)for (j = 0; j < 514; j++);}}/********************************************************************** * @brief iic read a byte program body * @param[in] slave_addr, addr, &data * @return None **********************************************************************/void iic_read(unsigned char slave_addr, unsigned char addr, unsigned char *data){/*根據(jù)mpu6050的datasheet，要讀取數(shù)據(jù)必須先執(zhí)行寫(xiě)操作：寫(xiě)入一個(gè)從設(shè)備地址， 然后執(zhí)行讀操作，才能讀取到該內(nèi)部寄存器的內(nèi)容*/ I2C5.I2CDS = slave_addr; //將從機(jī)地址寫(xiě)入I2CDS寄存器中I2C5.I2CCON = (1 << 7)|(1 << 6)|(1 << 5); //設(shè)置時(shí)鐘并使能中斷I2C5.I2CSTAT = 0xf0; //[7:6]設(shè)置為0b11，主機(jī)發(fā)送模式；//往[5：4]位寫(xiě)0b11，即產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào),發(fā)出IICDS寄存器中的地址 while(!(I2C5.I2CCON & (1 << 4))); // 等待傳輸結(jié)束，傳輸結(jié)束后，I2CCON [4]位為1，標(biāo)識(shí)有中斷發(fā)生； // 此位為1時(shí)，SCL線(xiàn)被拉低，此時(shí)I2C傳輸停止；I2C5.I2CDS = addr; //寫(xiě)命令值I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1 << 4));// I2CCON [4]位清0，繼續(xù)傳輸 while(!(I2C5.I2CCON & (1 << 4)));// 等待傳輸結(jié)束I2C5.I2CSTAT = 0xD0; // I2CSTAT[5:4]位寫(xiě)0b01,發(fā)出停止信號(hào) I2C5.I2CDS = slave_addr | 1; //表示要讀出數(shù)據(jù)I2C5.I2CCON = (1 << 7)|(1 << 6) |(1 << 5) ; //設(shè)置時(shí)鐘并使能中斷I2C5.I2CSTAT = 0xb0;//[7:6]位0b10,主機(jī)接收模式； //往[5：4]位寫(xiě)0b11，即產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào),發(fā)出IICDS寄存器中的地址 // I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1 << 4)); 如果強(qiáng)行關(guān)閉，將讀取不到數(shù)據(jù) while(!(I2C5.I2CCON & (1 << 4)));//等待傳輸結(jié)束，接收數(shù)據(jù) I2C5.I2CCON &= ~((1<<7)|(1 << 4));/* Resume the operation & no ack*/ // I2CCON [4]位清0，繼續(xù)傳輸，接收數(shù)據(jù)， // 主機(jī)接收器接收到最后一字節(jié)數(shù)據(jù)后，不發(fā)出應(yīng)答信號(hào) no ack // 從機(jī)發(fā)送器釋放SDA線(xiàn)，以允許主機(jī)發(fā)出P信號(hào)，停止傳輸； while(!(I2C5.I2CCON & (1 << 4)));// 等待傳輸結(jié)束 I2C5.I2CSTAT = 0x90;*data = I2C5.I2CDS;I2C5.I2CCON &= ~(1<<4); /*clean interrupt pending bit */ mydelay_ms(10);*data = I2C5.I2CDS; }/********************************************************************** * @brief iic write a byte program body * @param[in] slave_addr, addr, data * @return None **********************************************************************/void iic_write (unsigned char slave_addr, unsigned char addr, unsigned char data){I2C5.I2CDS = slave_addr;I2C5.I2CCON = (1 << 7)|(1 << 6)|(1 << 5) ;I2C5.I2CSTAT = 0xf0;while(!(I2C5.I2CCON & (1 << 4))); I2C5.I2CDS = addr;I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1 << 4));while(!(I2C5.I2CCON & (1 << 4))); I2C5.I2CDS = data;I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1 << 4));while(!(I2C5.I2CCON & (1 << 4))); I2C5.I2CSTAT = 0xd0;I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1 << 4));mydelay_ms(10); } void MPU6050_Init (){iic_write(SlaveAddress, PWR_MGMT_1, 0x00);iic_write(SlaveAddress, SMPLRT_DIV, 0x07);iic_write(SlaveAddress, CONFIG, 0x06);iic_write(SlaveAddress, GYRO_CONFIG, 0x18);iic_write(SlaveAddress, ACCEL_CONFIG, 0x01);}/*讀取mpu6050某個(gè)內(nèi)部寄存器的內(nèi)容*/int get_data(unsigned char addr){char data_h, data_l;iic_read(SlaveAddress, addr, &data_h);iic_read(SlaveAddress, addr+1, &data_l);return (data_h<<8)|data_l;} /* * 裸機(jī)代碼，不同于LINUX 應(yīng)用層， 一定加循環(huán)控制 */int main(void){int data; unsigned char zvalue;GPB.CON = (GPB.CON & ~(0xff<<8)) | 0x33<<8; // GPBCON[3], I2C_5_SCL GPBCON[2], I2C_5_SDAmydelay_ms(100);uart_init(); /*---------------------------------------------------------------------*/I2C5.I2CSTAT = 0xD0;I2C5.I2CCON &= ~(1<<4); /*clean interrupt pending bit *//*---------------------------------------------------------------------*/ mydelay_ms(100);MPU6050_Init();mydelay_ms(100); printf(" ********** I2C test!! *********** "); while(1){//Turn on data = get_data(GYRO_ZOUT_H);printf(" GYRO --> Z <--- %x", data);data = get_data(GYRO_XOUT_H);printf(" GYRO --> X <--- %x", data);printf(" ");mydelay_ms(1000);}return 0;}實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：********** I2C test!! *********** GYRO --> Z <--- 1c GYRO --> X <--- feda GYRO --> Z <--- fefc GYRO --> X <--- fed6 GYRO --> Z <--- fefe GYRO --> X <--- fed6 GYRO --> Z <--- fefe GYRO --> X <--- fedc GYRO --> Z <--- fefe GYRO --> X <--- feda GYRO --> Z <--- fefc GYRO --> X <--- fed6 GYRO --> Z <--- fefe GYRO --> X <--- feda GYRO --> Z <--- fcf2 GYRO --> X <--- 202 GYRO --> Z <--- ec GYRO --> X <--- faa0 GYRO --> Z <--- 4c GYRO --> X <--- e GYRO --> Z <--- fe GYRO --> X <--- fed8 GYRO --> Z <--- 0 GYRO --> X <--- fede GYRO --> Z <--- 0 GYRO --> X <--- feda

讀寫(xiě)操作代碼解析：

寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)流程

讀數(shù)據(jù)流程

02

驅(qū)動(dòng)篇-之基于linux的mpu6050驅(qū)動(dòng)

方法二: 獲取adapter調(diào)用i2c_new_device samsung,i2c-sda-delay = <100>; pinctrl-0 =<&i2c5_bus>;通道5 status = "okay"; mpu6050-3-asix@68 { reg= <0x68>;從設(shè)備地址 interrupts= <3? 2>;中斷index=3，中斷觸發(fā)方式：下降沿觸發(fā) };

1. 設(shè)備樹(shù)節(jié)點(diǎn)分為控制器和從設(shè)備兩部分，控制器節(jié)點(diǎn)信息會(huì)通過(guò)platform總線(xiàn)與控制器驅(qū)動(dòng)匹配， 控制器驅(qū)動(dòng)已經(jīng)由內(nèi)核提供，結(jié)構(gòu)體如下：

2. 從設(shè)備節(jié)點(diǎn)信息最終會(huì)通過(guò)i2c_bus與i2c_driver匹配，i2c_driver需要由開(kāi)發(fā)者自己注冊(cè)，并實(shí)現(xiàn)字符設(shè)備接口和創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)/dev/mpu6050； 3. 用戶(hù)通過(guò)字符設(shè)備節(jié)點(diǎn)/dev/mpu6050調(diào)用內(nèi)核的注冊(cè)的接口函數(shù)mpu6050_read_byte、mpu6050_write_byte； 4. 內(nèi)核的i2c core模塊提供了i2c協(xié)議相關(guān)的核心函數(shù)，在實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)操作的時(shí)候，需要通過(guò)一個(gè)重要的函數(shù)i2c_transfer()，這個(gè)函數(shù)是i2c核心提供給設(shè)備驅(qū)動(dòng)的，通過(guò)它發(fā)送的數(shù)據(jù)需要被打包成i2c_msg結(jié)構(gòu)，這個(gè)函數(shù)最終會(huì)回調(diào)相應(yīng)i2c_adapter->i2c_algorithm->master_xfer()接口將i2c_msg對(duì)象發(fā)送到i2c物理控制器。 應(yīng)用實(shí)例，實(shí)現(xiàn)mpu6050驅(qū)動(dòng)，讀取溫度： 【注】實(shí)例所用soc是exynos4412，為三星公司所出品，所以i2c控制器設(shè)備樹(shù)節(jié)點(diǎn)信息可以參考linux內(nèi)核根目錄以下文件：Documentationdevicetreeindingsi2ci2c-s3c2410.txt。 2. addr為從設(shè)備地址，通過(guò)i2c總線(xiàn)調(diào)用注冊(cè)的probe函數(shù)的參數(shù)i2c_client傳遞下來(lái)；4. buf為要發(fā)送或者要讀取的DATA的內(nèi)存地址。1. Single-Byte Write Sequence時(shí)序只需要1個(gè)i2c_msg,len值為2，buf內(nèi)容為是RA、DATA； 通過(guò)前兩章的講解，大家對(duì)在裸機(jī)下讀寫(xiě)mpu6050和基于Linux的內(nèi)核I2C框架如何編寫(xiě)mpu6050驅(qū)動(dòng)都已經(jīng)有了一定了解。本文以linux3.14.0為參考, 討論Linux中的i2c控制器驅(qū)動(dòng)是的。

驅(qū)動(dòng)入口

當(dāng)設(shè)備樹(shù)節(jié)點(diǎn)信息的compatible信息和注冊(cè)的platform_driver.driver. of_match_table字符串會(huì)通過(guò)platform總線(xiàn)的macth方法進(jìn)行配對(duì)，匹配成功后會(huì)調(diào)用probe函數(shù)s3c24xx_i2c_probe（）；

驅(qū)核心結(jié)構(gòu)

要理解i2c的內(nèi)核架構(gòu)首先必須了解一下這幾個(gè)機(jī)構(gòu)體：

該結(jié)構(gòu)體是三星i2c控制器專(zhuān)用結(jié)構(gòu)體，描述了控制器的所有資源，包括用于等待中斷喚醒的等待隊(duì)列、傳輸i2c_msg的臨時(shí)指針、記錄與硬件通信的狀態(tài)、中斷號(hào)、控制器基地址、時(shí)鐘、i2c_adapter、設(shè)備樹(shù)信息pdata等。i2c控制器初始化的時(shí)候會(huì)為該控制器創(chuàng)建該結(jié)構(gòu)體變量，并初始化之。

對(duì)象實(shí)現(xiàn)了一組通過(guò)一個(gè)i2c控制器發(fā)送消息的所有信息, 包括時(shí)序, 地址等等, 即封裝了i2c控制器的"控制信息"。它被i2c主機(jī)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建, 通過(guò)clien域和i2c_client和i2c_driver相連, 這樣設(shè)備端驅(qū)動(dòng)就可以通過(guò)其中的方法以及i2c物理控制器來(lái)和一個(gè)i2c總線(xiàn)的物理設(shè)備進(jìn)行交互。

描述一個(gè)i2c主機(jī)的發(fā)送時(shí)序的信息，該類(lèi)的對(duì)象algo是i2c_adapter的一個(gè)域，其中注冊(cè)的函數(shù)master_xfer()最終被設(shè)備驅(qū)動(dòng)端的i2c_transfer()回調(diào)。

描述一個(gè)在設(shè)備端和主機(jī)端之間進(jìn)行流動(dòng)的數(shù)據(jù), 在設(shè)備驅(qū)動(dòng)中打包并通過(guò)i2c_transfer()發(fā)送。相當(dāng)于skbuf之于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，urb之于USB設(shè)備。

i2c_client

i2c_driver

linux-3.14-fs4412archarmmach-s5pc100 Mach-smdkc100.c

內(nèi)核啟動(dòng)會(huì)將i2c_board_info結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)換成i2c_client。

i2c_adapter

//include/linux/i2c.h

428-->這個(gè)i2c控制器需要的控制算法, 其中最重要的成員是master_xfer()接口, 這個(gè)接口是硬件相關(guān)的, 里面的操作都是基于具體的SoC i2c寄存器的, 它將完成將數(shù)據(jù)發(fā)送到物理i2c控制器的"最后一公里"

443-->這個(gè)節(jié)點(diǎn)將一個(gè)i2c_adapter對(duì)象和它所屬的i2c_client對(duì)象以及相應(yīng)的i2c_driver對(duì)象連接到一起

i2c_add_numbered_adapter

老版本的注冊(cè)函數(shù)為i2c_add_adapter()新的版本對(duì)該函數(shù)做了封裝，將i2c控制的通道號(hào)做了注冊(cè)，默認(rèn)情況下nr值為0.

of_i2c_register_devices

該函數(shù)用于將從設(shè)備節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成i2c_client，并注冊(cè)到i2c總線(xiàn)上。

i2c_new_device( )

將i2c_board_info轉(zhuǎn)換成i2c_client并注冊(cè)到Linux核心。

i2c_adapte->algo在函數(shù)s3c24xx_i2c_probe（）中賦值：

該變量定義如下：

i2c_transfer()最終會(huì)調(diào)用函數(shù)s3c24xx_i2c_xfer（）；

i2c_msg中斷傳輸

以下是一次i2c_msg傳輸?shù)闹袛嗄Ｊ降拇蟾挪襟E：

對(duì)著可以根據(jù)上圖代碼行號(hào)一步步去跟代碼，涉及到寄存器設(shè)置可以參考