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IIC设备驱动程序

IIC设备是一种通过IIC总线连接的设备，由于其简单性，被广泛引用于电子系统中。在现代电子系统中，有很多的IIC设备需要进行相互之间通信

IIC总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微处理器和外部IIC设备。IIC设备产生于20世纪80年代，最初专用与音频和视频设备，现在在各种电子设备中都广泛应用

IIC总线有两条总线线路，一条是串行数据线（SDA），一条是串行时钟线（SCL）。SDA负责数据传输，SCL负责数据传输的时钟同步。IIC设备通过这两条总线连接到处理器的IIC总线控制器上。一种典型的设备连接如图：

与其他总线相比，IIC总线有很多重要的特点。在选择一种设备来完成特定功能时，这些特点是选择IIC设备的重要依据。

主要特点：

1，每一个连接到总线的设备都可以通过唯一的设备地址单独访问

2，串行的8位双向数据传输，位速率在标准模式下可达到100kb/s;快速模式下可以达到400kb/s;告诉模式下可以达到3.4Mb/s

3，总线长度最长7.6m左右

4，片上滤波器可以增加抗干扰能力，保证数据的完成传输

5，连接到一条IIC总线上的设备数量只受到最大电容400pF的限制

6，它是一个多主机系统，在一条总线上可以同时有多个主机存在，通过冲突检测方式和延时等待防止数据不被破坏。同一时间只能有一个主机占用总线

IIC总线在传输数据的过程中有3种类型的信号：开始信号、结束信号、和应答信号

>>开始信号(S): 当SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，表示将要开始传输数据

>>结束信号(P):当SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，表示结束传输数据

>>响应信号(ACK): 从机接收到8位数据后，在第9个周期，拉低SDA电平，表示已经收到数据。这个信号称为应答信号

开始信号和结束信号的波形如下图：

主机：IIC总线中发送命令的设备，对于ARM处理器来说，主机就是IIC控制器

从机：接受命令的设备

主机向从机发送数据：

主机通过数据线SDA向从机发送数据。当总线空闲时，SDA和SCL信号都处于高电平。主机向从机发送数据的过程：

1，当主机检测到总线空闲时，主机发出开始信号

2，主机发送8位数据。这8位数据的前7位表示从机地址，第8位表示数据的传输方向。这时，第8位为0，表示向从机发送数据3，被选中的从机发出响应信号ACK

4，从机传输一系列的字节和响应位

5，主机接受这些数据，并发出结束信号P，完成本次数据传输

由上图可知，IIC控制器主要是由4个寄存器来完成所有的IIC操作的。

IICCON：控制是否发出ACK信号，是否开启IIC中断

IICSTAT：

IICADD：挂载到总线上的从机地址。该寄存器的[7:1]表示从机地址。IICADD寄存器在串行输出使能位IICSTAT[4]为0时，才可以写入；在任何时候可以读出

IICDS：保存将要发送或者接收到的数据。IICCDS在串行输出使能IICSTAT[4]为1时，才可以写入；在任何时间都可以读出

因为IIC设备种类太多，如果每一个IIC设备写一个驱动程序，那么显得内核非常大。不符合软件工程代码复用，所以对其层次话：

这里简单的将IIC设备驱动分为设备层、总线层。理解这两个层次的重点是理解4个数据结构，这4个数据结构是i2c_driver、i2c_client、

i2c_algorithm、i2c_adapter。i2c_driver、i2c_client属于设备层；i2c_algorithm、i2c_adapter属于总线型。如下图：

设备层关系到实际的IIC设备，如芯片AT24C08就是一个IIC设备。总线层包括CPU中的IIC总线控制器和控制总线通信的方法。

值得注意的是：一个系统中可能有很多个总线层，也就是包含多个总线控制器；也可能有多个设备层，包含不同的IIC设备

由IIC总线规范可知，IIC总线由两条物理线路组成，这两条物理线路是SDA和SCL。只要连接到SDA和SCL总线上的设备都可以叫做IIC设备。一个IIC设备由i2c_client数据结构进行描述：

struct i2c_client

{

unsigned short flags; //标志位

unsigned short addr;//设备的地址，低7位为芯片地址

char name[I2C_NAME_SIZE];//设备的名称，最大为20个字节

struct i2c_adapter *adapter;//依附的适配器i2c_adapter，适配器指明所属的总线

struct i2c_driver *driver;//指向设备对应的驱动程序

struct device dev;//设备结构体

int irq;//设备申请的中断号

struct list_head list;//连接到总线上的所有设备

struct list_head detected;//已经被发现的设备链表

struct completion released;//是否已经释放的完成量

};

设备结构体i2c_client中addr的低8位表示设备地址。设备地址由读写位、器件类型和自定义地址组成，如下图：

第7位是R/W位，0表示写，2表示读，所以I2C设备通常有两个地址，即读地址和写地址

类型器件由中间4位组成，这是由半导体公司生产的时候就已经固化了。

自定义类型由低3位组成。由用户自己设置，通常的做法如EEPROM这些器件是由外部I芯片的3个引脚所组合电平决定的（A0,A1,A2）。A0,A1,A2 就是自定义的地址码。自定义的地址码只能表示8个地址，所以同一IIC总线上同一型号的芯片最多只能挂载8个。

AT24C08的自定义地址码如图：A0,A1,A2接低电平，所以自定义地址码为0；