RK3588 添加I2C模拟芯片CH423

一.简介

有时候会遇到IO不够用的情况，例如说驱动LED灯，那么有没有什么便宜的，容易买到的芯片？我这次就考虑使用WCH的CH423S，这是一个比较新的IO扩展芯片。

二.硬件原理图

使用gpio来模拟IIC，飞线处理：IO_SDA_ctl链接GPIO3_B2  IO_SCL_ctl链接GPIO4_ B6。

三.添加设备树节点

ch423: ch423@40{
     status ="okay";
     compatible ="ch423";
     ch423-clk-gpios =<&gpio3 RK PB2 GPIO ACTIVE HIGH>;
     ch423-dat-gpios= <&gpio4 RK_PB6 GPIO ACTIVE_HIGH>;
}
 

使用gpio命令查看，两个模拟gpio iic模拟脚已经注册成功。 

四.模拟iic伪代码

#define DELAY 1
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned short u16;
 
 
/* 这些代码是框架，直接使用即可 */
 
 
// 定义一个延时xms毫秒的延时函数
void delay(unsigned int xms)  // xms代表需要延时的毫秒数
{
    unsigned int x,y;
    for(x = xms; x > 0; x--)
        for(y = 110; y > 0; y--);
}
 
 
 
 
/******************************start*****************************************/
static void i2c_start(void)
{
	gpio_direction_output(SDA_PIN, 1);
	gpio_direction_output(CLK_PIN, 1);
	delay(DELAY);
	gpio_set_value(SDA_PIN, 0);
	delay(DELAY);
	gpio_set_value(CLK_PIN, 0);
	delay(DELAY);
	
}
 
 
 
 
 
/**********************************************stop****************************************/
static void i2c_stop(void)
{
	gpio_set_value(CLK_PIN, 0);
	gpio_set_value(SDA_PIN, 0);
	delay(DELAY);
 
	gpio_set_value(CLK_PIN, 1);
	delay(DELAY);
	gpio_set_value(SDA_PIN, 1);
	delay(DELAY);
 
}
 
 
 
 
/********************************send_ack****************************************/
/* 参数ack为1时发送NACK，参数ack为0时表示发送ACK */
static void i2c_send_ack(u8 ack)
{
	if(ack)
		gpio_direction_output(SDA_PIN, 1);
	else
		gpio_direction_output(SDA_PIN, 0);
	delay(DELAY);
 
	gpio_set_value(CLK_PIN, 1);
	delay(DELAY);
	gpio_set_value(CLK_PIN, 0);
	delay(DELAY);
}
 
 
 
 
 
/********************************receive_ack*********************************/
/* 返回1表示无效ACK，返回0表示有效ACK */
static u8 i2c_receive_ack(void)
{
	u8 rc = 0;
	gpio_direction_input(SDA_PIN);
	gpio_set_value(CLK_PIN, 1);
	delay(DELAY);
 
	/* 获取ack信号，如果信号为低，则为有效ACK */
	if(gpio_get_value(SDA_PIN))
	{
		rc = 1;
	}
	gpio_set_value(CLK_PIN, 0);
	gpio_direction_output(SDA_PIN, 1);
	return rc;
}
 
 
 
 
/********************************send****************************************/
/* 返回值为0，表示接收到ACK信号，表示发送成功
 * 返回值为1，表示没有收到ACK信号，表示发送失败
 */
static u8 i2c_send_byte(u8 send_byte)
{
	u8 rc = 0;
	u8 out_mask = 0x80;
	u8 value;
	u8 count = 8;
	while(count > 0)
	{
		value = ((send_byte & out_mask) ? 1 : 0);
		if (value == 1) 
		{
			gpio_set_value(SDA_PIN, 1);
		}
		else 
		{
			gpio_set_value(SDA_PIN, 0);
		}
		delay(DELAY);
 
		gpio_set_value(CLK_PIN, 1);
		delay(DELAY);
		gpio_set_value(CLK_PIN, 0);
		delay(DELAY);
		out_mask >>= 1;
		count--;
	}
 
	gpio_set_value(SDA_PIN, 1);
	rc = i2c_receive_ack();
	return rc;
}
 
 
 
 
 
/**********************************************receive*************************************/
static void i2c_read_byte(u8 *buffer, u8 ack)
{
	u8 count = 0x08;
	u8 data = 0x00;
	u8 temp = 0;
 
	gpio_direction_input(SDA_PIN);
	while(count > 0) 
	{
		gpio_set_value(CLK_PIN, 1);
		delay(DELAY);
		temp = gpio_get_value(SDA_PIN);
		data <<= 1;
		if (temp)
		data |= 0x01;
		gpio_set_value(CLK_PIN, 0);
		delay(DELAY);
		count--;
	}
	i2c_send_ack(ack);//0 = ACK， 1 = NACK
	*buffer = data;
}
 
 
 
 
 
 
//向client的某个寄存器写入多个字节,len是要写入的数据的长度??? 
/***********************************************write_bytes********************************/
/* 返回值为0表示收到ACK信号，发送成功
 * 返回值为1表示没有收到ACK信号，发送失败
 */
static u8 i2c_write(u8 device_id, u8 reg_address, u8* data, u8 len)
{
	u8 rc = 0;
	u8 i;
	i2c_start();
 
	rc |= i2c_send_byte( (device_id << 1) | 0x00 );
	if ( 0 != rc )
	{
		printf("i2c_send_byte failed, no ack back\n");
		return rc;
	}
	delay(10);
 
	rc |= i2c_send_byte(reg_address);
	if ( 0 != rc )
	{
		printf("i2c_send_byte failed, no ack back\n");
		return rc;
	}
	delay(10);
 
	if(data==NULL ||0==len)
	{
		i2c_stop();
		return rc;
	}
	delay(10);
 
	for(i=0; i<len; i++) 
	{
		rc |= i2c_send_byte(*data);		
		delay(10);
		if ( 0 != rc )
		{
			printf("i2c_send_byte failed, no ack back\n");
			return rc;
		}
		
		data++;
	}
 
	i2c_stop();
 
	return rc;
}
 
 
 
 
//从某个register中读取len个字节放在长度为len的缓冲区buffer中??? 
/***********************************************read_bytes********************************/
/* 返回值为0表示收到ACK信号，发送成功
 * 返回值为1表示没有收到ACK信号，发送失败
 */
static u8 i2c_read(u8 device_id, u8 reg_address, u8 *buffer, u16 len)
{
	u8 rc = 0;
	u16 i;
	i2c_start();
	rc |= i2c_send_byte( (device_id << 1) | 0x00 );
	if ( 0 != rc )
	{
		printf("i2c_send_byte failed, no ack back\n");
		return rc;
	}
	delay(10);
	rc |= i2c_send_byte(reg_address);
	if ( 0 != rc )
	{
		printf("i2c_send_byte failed, no ack back\n");
		return rc;
	}
	
	delay(10);
	i2c_start();//restart I2C
	rc |= i2c_send_byte( (device_id << 1) | 0x01 );
	if ( 0 != rc )
	{
		printf("i2c_send_byte failed, no ack back\n");
		return rc;
	}
	
	delay(10);
	for(i=0;i<len;i++) 
	{
		i2c_read_byte(buffer++, !(len-i-1));// !(len-i-1)? 这个用来保证在读到每个字节后发送一个ACK并能在最后一个字节读完后发送一个NACK
		delay(10);
 
	}
 
	i2c_stop();
	return rc;
}
 
 

 
 
/* 设置gpio为输出功能，并且设置输出值为value */
static void gpio_direction_output(unsigned int gpio, int value)
{
 
    //实现具体平台的代码
}
 
 
/* 设置gpio为输入功能 */
static void gpio_direction_input(unsigned int gpio)
{
 
    //实现具体平台的代码
}
 
 
 
/* 设置gpo的值为value */
static void gpio_set_value(unsigned int gpio, int value)
{
    //实现具体平台的代码
	
}
 
 
//返回gpio的值
static unsigned int gpio_get_value(unsigned int gpio)
{
    //实现具体平台的代码
 
}

五.log分析

模拟IIC一直返回ACK为1.

ACK返回1，说明IIC没有写进去，获取不到IIC的返回值。

六.使用逻辑分析仪解析IIC时序

逻辑分析仪使用链接：

第十三章 Kingst VIS逻辑分析仪的使用_la1010软件_KermanXin的博客-CSDN博客

注意需要选择好解析器的类型：

发现解析不到IIC时序，应该波形有问题。

确认IIC波形：

发现IIC的波形颠倒了，把data引脚和clk引脚的GPIO交换试一下。

ch423: ch423@401{
     status ="okay";
     compatible ="ch423":
     ch423-dat-gpios = <&gpio3 RK PB2 GPIO ACTIVE HIGH>;
     ch423-clk-gpios = <&gpio4 RK PB6 GPIO ACTIVE HIGH>;
}

此时没有报ACK错误，IIC时序正确，IIC写入成功。