1引言
　　I2C （Inter-Integrated Circuit1總線是一種由Philips公司開發(fā)的2線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少、控制方式簡單、器件封裝形式小、通信速率較高等優(yōu)點。在主從通信中，可有多個I2C總線器件同時接到I2C總線上，通過地址來識別通信對象。筆者在開發(fā)基于MPC8250的嵌入式Linux系統(tǒng)的過程中發(fā)現(xiàn)I2C總線在嵌入式系統(tǒng)中應用廣泛，I2C總線控制器的類型比較多，對系統(tǒng)提供的操作接口差別也很大。與I2C總線相連的從設備主要有微控制器、EEPROM、實時時鐘、A/D轉(zhuǎn)換器等。MPC8250處理器正是通過內(nèi)部的I2C總線控制器來和這些連接在I2C總線上的設備進行數(shù)據(jù)交換的。由于I2C總線的特性，Linux的I2C總線設備驅(qū)動程序的設計者在設計驅(qū)動程序時采用了獨特的體系結(jié)構。使開發(fā)I2C總線設備驅(qū)動程序與開發(fā)一般設備驅(qū)動程序的方法具有很大差別。因此，開發(fā)I2C總線設備驅(qū)動程序除了要涉及一般Linux內(nèi)核驅(qū)動程序的知識外。還要對I2C總線驅(qū)動的體系結(jié)構有深入的了解。筆者在開發(fā)過程中使用設備型號為AT24C01A的EEPROM來測試I2C總線驅(qū)動。
　　2工作原理概述
　　在介紹I2C總線結(jié)構之前。要搞清楚兩個概念：I2C總線控制器和I2C設備。I2C總線控制器為微控制器或微處理器提供控制I2C總線的接口，它控制所有I2C總線的特殊序列、協(xié)議、仲裁、時序，這里指MPC8250提供的I2C總線控制接口。I2C設備是指通過I2C總線與微控制器或微處理器相連的設備，如EEPROM、LCD驅(qū)動器等，這里指EEPROM.
　　在一個串行數(shù)據(jù)通道中。I2C總線控制器可以配置成主模式或從模式。開發(fā)過程中，MPC8250的I2C總線控制器工作在主模式，作為主設備；與總線相連的I2C設備為AT24C01A型EEPROM，作為從設備。主設備和從設備都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。總線必須由主設備控制，主設備產(chǎn)生串行時鐘控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。
　　2.1 I2C總線控制器
　　I2C使用由串行數(shù)據(jù)線SDA和串線時鐘線SCL組成的兩線結(jié)構來在外部集成電路與控制器之間交換數(shù)據(jù)。MPC8250的I2C總線控制器包括發(fā)送和接收單元、一個獨立的波特率發(fā)生器和一個控制單元。發(fā)送和接收單元使用相同的時鐘信號，如果I2C為主設備。那么時鐘信號由I2C的波特率發(fā)生器產(chǎn)生；如果I2C為從設備，時鐘信號則由外部提供。
　　SDA和SCL為雙向的，通過外部+3.3 V上拉電阻連接至正向電壓。當總線處于空閑狀態(tài)時，SDA和SCL都應是高電平，I2C通常的配置模式如圖1所示。
　　
　　圖1 I2C配置模式
　　I2C的接收和發(fā)送單元均為雙緩存，在數(shù)據(jù)發(fā)送時，數(shù)據(jù)從發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器到移位寄存器，以時鐘速率輸出到SDA線；在數(shù)據(jù)接收時，數(shù)據(jù)從SDA線進入移位寄存器，然后進入接收寄存器。
　　2.2 I2C總線控制器和EEPROM的基本操作
　　I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有3種類型的信號，分別是：開始信號、結(jié)束信號和應答信號。
　　開始信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)；
　　結(jié)束信號：SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；
　　應答信號：接收數(shù)據(jù)的設備在接收到一個字節(jié)數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的設備發(fā)出特定的低電平脈沖。表示已收到數(shù)據(jù)。
　　當MPC8250的I2C總線空閑時，其SDA和SCL均為高電平，主設備通過發(fā)送一個開始信號啟動發(fā)送過程。這個信號的時序要求是當SCL為高時，SDA出現(xiàn)一個由高到低的電平跳變。在起始條件之后。必須是從設備的地址字節(jié)，其中高4位為器件類型識別符（不同的芯片類型有不同的定義，EEPROM一般應為1010），接著3位為片選，最后1位為讀寫位，當為1時為讀操作，為0時為寫操作，如圖2所示。