imx6ull i2c 控制器

备注：部分知识参考百问网手册

一、overview

1.1 特性

① 兼容标准I2C总线，多主机运行。
② 64种不同的串行时钟频率之一的软件可编程性。
③ 软件可选择的应答位。
④ 中断驱动，逐字节数据传输。
⑤ 仲裁丢失中断与自动模式切换从主到从。
⑥ 启动和停止信号生成/检测。
⑦ 重复启动信号生成。
⑧ 应答位生成和检测。
⑨ 总线忙检测。

1.2 模式和操作

支持两种模式：标准模式和快速模式，标准模式下I2C数据传输速率最高是100Kbits/s，在快速模式下数据传输速率最高为400Kbits/s。
两种模式配置上没有区别只是数据传输速率不同来区分。

1.3 外部引脚

当相应的PADs被设置为I2C功能后，I2Cn_SCL 和 I2Cn_SDA 的输入需要通过设置 IOMUX里面的SION bit 来使能。
可查看对应寄存器了解：IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO02

1.4 时钟

I2C 时钟频率 = (PERCLK_ROOT frequency)/(division factor corresponding to IFDR)，默认情况下，IPG_CLK_ROOT 和 PERCLK_ROOT被设置为49.5Mhz，选择从PLL2 的PFD2作为根时钟源，时钟路径计算如下(时钟路径可参考CCM章节)：

PLL2 = 528 MHz
PLL2_PFD2 = 528 MHz * 18 / 24 = 396 MHz
IPG_CLK_ROOT = (PLL2_PFD2 / ahb_podf )/ ipg_podf = (396 MHz/4)/2 = 49.5MHz
PER_CLK_ROOT = IPG_CLK_ROOT/perclk_podf = 49.5 MHz/1 = 49.5 MHz

要设置I2C的波特率为100K， I2C分频值 = 49500000/100000 = 495，参考I2Cx_IFDR寄存器对应的表格可知该寄存器设为0x37比较接近。

二、I2C 寄存器 2.1 I2C Address Register (I2Cx_IADR)

位域	名	读写	描述
[15:8]	reserved	R	总是为0
[7:1]	ADR	R/W	作为I2C从设备时的地址；使用软件复位时，这个寄存器不受影响
[0]	reserved	R	总是为0

2.2 I2C Frequency Divider Register (I2Cx_IFDR)

位域	名	读写	描述
[15:6]	reserved	R	总是为0
[5:0]	IC	R/W	I2C clock rate，用来设置SCL时钟，IC值对应的分频系数要查表。在数据传输过程中，IC值不能改变；但是在发出S信号之前，可以改变IC值。

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2.3 I2C Control Register (I2Cx_I2CR)

位域	名	读写	描述
[15:8]	reserved	R	总是0
[7]	IEN	R/W	I2C使能，0：I2C控制器被禁止，但是还可以访问它的寄存器；1：I2C控制器使能，要想让本寄存器中其他位起效，此位必须先置1
[6]	IIEN	R/W	I2C中断使能，0：I2C中断禁止，但是中断状态位(I2C_I2SR[IIF])还是可以使用的；1：I2C中断使能，发生中断时，中断状态位(I2C_I2SR[IIF])也会被设置
[5]	MSTA	R/W	主从模式选择，0：从设备模式，MSTA从1变0时，会发出STOP信号，并变为从设备模式；1：主机模式，MSTA从0变1时，会发即STAT信号，并变为主机模式。注意1：I2C主设备失去总线时，硬件会清除此位，但是不会发出STOP信号注意2：要修改此位时，要先提供I2C控制器时钟注意3：软件清除此位时，会发出STOP信号；如果失去总线，硬件会清除此位
[4]	MTX	R/W	发送/接收模式，0：接收模式，1：发送模式。作为主机时，应该根据数据传输的方向设置MTX位，当然，发送I2C设备地址时MTX总是1。
[3]	TXAK	R/W	发送响应使能，当I2C设备处于接收状态时，此位才有效，0：在第9个时钟，发送响应信号，即把SDA拉低；1：在第9个时钟，不发送响应信号
[2]	RSTA	R/W	Repeat start，读该位时总得到0，写：0：不发送repeat start信号；1：发送repeat start信号
[1:0]	reserved	R	总是0

2.4 I2C Status Register (I2Cx_I2SR)

位域	名	读写	描述
[15:8]	reserved	R	总是0
[7]	ICF	R/W	Data transferring bit，数据正在传输标志，0：正在传输；1：传输结束，当第9个时钟发出后，硬件置位
[6]	IAAS	R/W	I2C address as a slave bit，I2C控制器作用从设备时，通过此位来判断是否有人来寻址它：0：没人找我；1：有别的I2C主机在找我了
[5]	IBB	R/W	I2C bus busy bit，用来显示总线状态，0：总线空闲，发现STOP信号时，IBB就被清0；1：总线忙，发现START信号时，IBB就被置1
[4]	IAL	R/W	Arbitration lost，此位由硬件设置，软件要写入0来清零，0：没有丢失总线，1：总线丢失了
[2]	SRW	R/W	Slave read/write，作为从设备时，主机发送设备地址时会带有读写位，读写位的内容就写入SRW中，0：slave receive，主设备要写数据；1：slave transmit，主设备要读数据
[1]	IIF		I2C中断状态，写0清中断，0：没有I2C中断发生；1：I2C中断发生了，如果IIEN=1则会产生中断，有这些中断：一个字节传输完毕；作为从设备，接收到了一个吻合的地址；总线丢失。
[0]	RXAK		Received acknowledge，是否接收到回应信号，0：收到了：在一个字节传完后第9个时钟周期，收到了回应信号；1：没收到

2.5 I2C Data I/O Register (I2Cx_I2DR)

位域	名	读写	描述
[15:8]	reserved	R	总是0
[7:0]	DATA	R/W	Data Byte。对于接收：存有接收到的最新数据，软件把数据读出来；对于发送：存放下一个即将要发送的数据，这是软件写进去的。

三、应用 3.1 程序框架

对于user application 根据业务需求来进行编写即可。

3.2 I2C 控制器驱动程序 3.2.1 i2c_init

void i2c_init(I2C_REGISTERS *I2C_base)
{
    
	I2C_base->I2CR &= ~(1 << 7);
    
	I2C_base->IFDR = 0x37;
	I2C_base->I2CR |= (1<<7);
}

3.2.2 i2c_check

uint8_t i2c_check(I2C_REGISTERS *I2C_base, uint32_t status)
{
	
	if(status & (1<<4))
	{
		I2C_base->I2SR &= ~(1<<4);	

		I2C_base->I2CR &= ~(1 << 7);	
		I2C_base->I2CR |= (1 << 7);	
		return I2C_ARBITRATIONLOST;
	} 
	else if(status & (1 << 0))     	
	{
		return I2C_NAK;		
	}
	return I2C_OK;
}

3.3 i2c_start

uint8_t i2c_start(I2C_REGISTERS *I2C_base, uint8_t ucSlaveAddr, uint32_t ulOpcode)
{

	if(I2C_base->I2SR & (1 << 5))			
		return 1;
	
	I2C_base->I2CR |=  (1 << 5) | (1 << 4);
     //设置数据寄存器I2DR: bit[7:0] : 要发送的数据, START信号后第一个数据是从设备地址 
	I2C_base->I2DR = ((uint32_t)ucSlaveAddr << 1) | ((I2C_READ == ulOpcode)? 1 : 0);
	return 0;
}

3.4 i2c_stop

uint8_t i2c_stop(I2C_REGISTERS *I2C_base)
{

	uint16_t usTimeout = 0xffff;

	
	I2C_base->I2CR &= ~((1 << 5) | (1 << 4) | (1 << 3));

	
	while((I2C_base->I2SR & (1 << 5)))
	{
		usTimeout--;
		if(usTimeout == 0)	
			return I2C_TIMEOUT;
	}
	return I2C_OK;
}

3.5 i2c_restart

uint8_t i2c_restart(I2C_REGISTERS *I2C_base, uint8_t ucSlaveAddr, uint32_t ulOpcode)
{
	
	if(I2C_base->I2SR & (1 << 5) && (((I2C_base->I2CR) & (1 << 5)) == 0))		
		return 6;
     //设置控制寄存器I2CR:  bit[4]: 1 发送(transmit)  bit[2]: 1 产生重新开始信号(Repeat start)
	    I2C_base->I2CR |=  (1 << 4) | (1 << 2);
	//设置数据寄存器I2DR:  bit[7:0] : 要发送的数据,  START信号后第一个数据是从设备地址
	I2C_base->I2DR = ((uint32_t)ucSlaveAddr << 1) | ((I2C_READ == ulOpcode)? 1 : 0);
	return 0;
}

3.6 i2c_read

void i2c_read(I2C_REGISTERS *I2C_base, uint8_t *pbuf, uint32_t len)
{
	volatile uint8_t dummy = 0;
	dummy++; 	

	
	while(!(I2C_base->I2SR & (1 << 7))); 
	
	I2C_base->I2SR &= ~(1 << 1); 			   
	I2C_base->I2CR &= ~((1 << 4) | (1 << 3));	
	
	
	if(len == 1)
        I2C_base->I2CR |= (1 << 3);
	dummy = I2C_base->I2DR; 

	while(len--)
	{
		while(!(I2C_base->I2SR & (1 << 1))); 		
		I2C_base->I2SR &= ~(1 << 1);			
	 	if(len == 0)
        {
        	i2c_stop(I2C_base); 			
        }
        if(len == 1)
        {
            I2C_base->I2CR |= (1 << 3);
        }
		*pbuf++ = I2C_base->I2DR;
	}
}

3.7 i2c_write

void i2c_write(I2C_REGISTERS *I2C_base, const uint8_t *pbuf, uint32_t len)
{
	
	while(!(I2C_base->I2SR & (1 << 7))); 
	
	I2C_base->I2SR &= ~(1 << 1); 	  
	I2C_base->I2CR |= 1 << 4;	      
	while(len--)
	{
		I2C_base->I2DR = *pbuf++; 	    	
		while(!(I2C_base->I2SR & (1 << 1)));  	
		I2C_base->I2SR &= ~(1 << 1);			

		
		if(i2c_check(I2C_base, I2C_base->I2SR))
			break;
	}
	I2C_base->I2SR &= ~(1 << 1);     
	i2c_stop(I2C_base); 	         
}

3.8 i2c_transfer

uint8_t i2c_transfer(I2C_REGISTERS *I2C_base, I2C_TRANSFER *transfer)
{
	uint32_t ulRet = 0;
	uint32_t ulOpcode = transfer->ulOpcode;

	//开始前准备工作，清除标志位*bit-4 IAL 仲裁位，bit-1 IIF 中断标志位
	I2C_base->I2SR &= ~((1 << 1) | (1 << 4));
	
	while(!((I2C_base->I2SR >> 7) & 0X1)){}; 
	//如果要读某个寄存区,寄存器地址要先"写"给从设备 所以方向要"先写","后读"
    if ((transfer->ulSubAddressLen > 0) && (transfer->ulOpcode == I2C_READ))
    {
        ulOpcode = I2C_WRITE;
    }
	ulRet = i2c_start(I2C_base, transfer->ucSlaveAddress, ulOpcode);
	if (ulRet)
	{
		return ulRet;
	}
	
	while(!(I2C_base->I2SR & (1 << 1))){};
	
	ulRet = i2c_check(I2C_base, I2C_base->I2SR);
	if (ulRet)
	{
	    i2c_stop(I2C_base); 			
		return ulRet;
	}
	
	if (transfer->ulSubAddressLen)
	{
		do
		{
			
		    I2C_base->I2SR &= ~(1 << 1); 
			
			transfer->ulSubAddressLen--;
			I2C_base->I2DR = ((transfer->ulSubAddress) >> (8 * transfer->ulSubAddressLen)); 
			while(!(I2C_base->I2SR & (1 << 1)));  	
            
            ulRet = i2c_check(I2C_base, I2C_base->I2SR);
            if(ulRet)
            {
             	i2c_stop(I2C_base); 				
             	return ulRet;
            }
		}
		while ((transfer->ulSubAddressLen > 0) && (ulRet == I2C_OK));

		if (I2C_READ == transfer->ulOpcode)
		{
            I2C_base->I2SR &= ~(1 << 1);			
            i2c_restart(I2C_base, transfer->ucSlaveAddress, I2C_READ); 
    		while(!(I2C_base->I2SR & (1 << 1))){}; 
            
			ulRet = i2c_check(I2C_base, I2C_base->I2SR);
            if(ulRet)
            {
             	ulRet = I2C_ADDRNAK;
                i2c_stop(I2C_base); 		
                return ulRet;  
            }
		}
	}
    
    if ((I2C_WRITE == transfer->ulOpcode) && (transfer->ulLenth > 0))
    {
    	i2c_write(I2C_base, transfer->pbuf, transfer->ulLenth);
	}

    
    if ((I2C_READ == transfer->ulOpcode) && (transfer->ulLenth > 0))
    {
       	i2c_read(I2C_base, transfer->pbuf, transfer->ulLenth);
	}
	return 0;	
}

3.3 挂载的从机驱动程序如eeprom

1.初始化I2C 控制器对于的引脚
2.调用I2C 控制器驱动接口去读写eeprom 里面的寄存器的内容

imx6ull i2c 控制器

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