Linux I2C调试分享

I2C简介

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种多主机、两线制、串行计算机总线，用于连接低速外围设备到处理器或微控制器。这种通信协议由Philips Semiconductor（现在的NXP Semiconductors）在1980年代初期开发。

I2C的特点

• 两线制总线：只需要两根线，一根是数据线SDA（Serial Data Line），另一根是时钟线SCL（Serial Clock Line）。
• 多主机能力：允许多个主设备在同一总线上通信。
• 地址分配：每个从设备都有一个唯一的地址。
• 简单性和灵活性：硬件实现简单，支持不同速度的数据传输。

I2C通信过程

1. 起始信号：主设备通过将SDA从高电平拉低到低电平，同时SCL保持高电平来发出起始信号。
2. 地址和读写位：主设备发送从设备地址和一个读/写位（0表示写，1表示读）。
3. 应答信号：从设备接收到地址后，如果识别到自己的地址，会在时钟线的下一个高电平期间将数据线拉低，表示应答（ACK）。
4. 数据传输：数据按字节传输，每个字节后跟一个应答位。
5. 停止信号：通信结束时，主设备发出停止信号，即在SCL为高电平时，将SDA从低电平变为高电平。

start:开始信号，SCL置高电平 SDA拉低

bit7~bit1：I2C从设备地址

bit0：读写位 写为0，读为1，与bit7~bit1 凑成8位地址，所以有些设备分为读地址，写地址。

 ACK：响应信号，发送完地址后，主设备会置高，从设备响应后会马上拉低，主设备读取到拉低，判断设备存在

stop：结束信号，SCL置高，SDA拉高

数据传输速率

I2C协议支持多种速率模式，包括：

• 标准模式：最高100kbps
• 快速模式：最高400kbps
• 快速模式+：最高1Mbps
• 高速模式：最高3.4Mbps
• 超快模式：最高5Mbps（仅限单向传输）

I2C地址格式

I2C设备通常使用7位或10位地址格式，这使得总线上可以有多个设备同时存在而不发生冲突。

I2C总线冲突和仲裁

当两个主设备同时尝试控制总线时，I2C协议提供了仲裁机制来处理冲突，确保只有一个主设备能够控制总线。

i2c驱动开发：

以i2c设备芯片 tda7313为例,数据手册如下

tda7313挂载在i2c5下，设备树如下：

&i2c5 {
    //时钟100k 
	clock-frequency = <100000>;
    status = "okay";
    //@44设备地址
	tda7313: tda7313@44 {
	        status = "okay";
            compatible = "st,tda7313";
            //描述设备地址
            reg = <0x44>;
    };
}

Linux下发送I2C数据有三种方式：

 1.i2c驱动 

 2.系统应用编程

 3.命令发送

//i2c驱动
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
 
int myprobe(struct i2c_client *cli, const struct i2c_device_id *id)
{
	int ret;
	struct i2c_msg msgs[1];
	char addr[2] = { 0x11,0x22 }; //2个数据
	msgs[0].addr = cli->addr;//设备地址 0x44
	msgs[0].flags = 0;//读写标志位
	msgs[0].len = 2;//数据长度
	msgs[0].buf = addr;//数据地址
    //执行i2c_transfer = 1个开始信号 + 写地址 +  0x11 + 0x22 + 停止信号
    ret = i2c_transfer(cli->adapter, msgs, 1);
	if (ret < 0){
		msleep(10);
	}
	return 0;
}
int myremove(struct i2c_client *cli)
{
	return 0;
}
struct i2c_device_id ids[] = {
	{ "st,tda7313", 0 },
	{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, ids);
//配对节点
static const struct of_device_id tda7313_of_match[] = {
	{ .compatible = "st,tda7313" },
	{},
};
struct i2c_driver mydrv = {
    .probe = myprobe,
    .remove = myremove,
    .driver = {
        .name = "tda7313",
        .of_match_table = tda7313_of_match,
        .owner = THIS_MODULE,
    },
    .id_table = ids,
};
 
module_i2c_driver(mydrv);
MODULE_LICENSE("GPL");

Linux系统编程：

 设备树打开i2c-5后会在产生/dev/i2c-5节点：

rk3568_s:/ $ ls /dev/i2c-5 -l
crw-rw-rw- 1 system system 89,   5 2017-08-04 17:00 /dev/i2c-5

可以对该节点操作i2c

 i2c_test.c

// 2.系统应用编程
#include 
#include 
#include 
#define I2C_ADDR 0x44
int fd;
unsigned char Tuner_WriteBuffer(unsigned char *buf, uint16_t len)
{
	uint16_t i;
	uint8_t r;
	if (fd < 0)
	{
		printf("fd < 0");
		return -1;
	}
    //i2c数据填充
	struct i2c_msg msgs[1] = {
		{I2C_ADDR, 0, len, buf},//第一个I2c地址，写标志位，长度，buf数据地址
	};
	struct i2c_rdwr_ioctl_data idata = {
		.msgs = msgs,
		.nmsgs = 1, //对应msgs长度
	};
    //下发i2c驱动，驱动帮你写数据
	if (ioctl(fd, I2C_RDWR, &idata) < 0)
	{
		printf("ioctl I2C_RDWR error %d", fd);
		return -1;
	}
	usleep(1 * 1000);
	return 1;
}
 
unsigned char Tuner_ReadBuffer(unsigned char *addr, uint16_t addrLen, unsigned char *buf, uint16_t len)
{
	if (fd < 0)
	{
		printf("fd < 0");
		return -1;
	}
	unsigned char reg = 0;
	uint16_t i = 1;
	struct i2c_msg msgs[2] = {
		{I2C_ADDR, 0, addrLen, addr},
		{I2C_ADDR, I2C_M_RD, len, buf},
	};
 
	struct i2c_rdwr_ioctl_data idata = {
		.msgs = msgs,
		.nmsgs = 2,
	};
 
	if (ioctl(fd, I2C_RDWR, &idata) < 0)
	{
		printf("chenjx I2C_RDWR error");
		return -1;
	}
	return 1;
}
 
 
void Tuner_I2C_Init()
{
	fd = open("/dev/i2c-5", I2C_RDWR);
	if (fd < 0)
	{
		printf("open %s false", "/dev/i2c-5");
		return;
	}
	printf("open %s succuss", "/dev/i2c-5");
}
void Tuner_I2C_UnInit()
{ 
   close(fd);
}
 
int main(){
    unsigned char data[2] = {0x11,0x22};
    Tuner_I2C_Init();
    Tuner_WriteBuffer(data,2);
    Tuner_I2C_UnInit();
}

3.Linux命令：

i2ctransfer -f -y 5 w2@0x44 0x11 0x22
-y 5:哪条总线
w2:写两个字节地址
0x11 0x22:数据

I2C调试 经验分享 ：

i2cdetect -y -r 5 ：扫描5总线上挂载的是有设备地址

一.查不到设备地址

1. i2cdetect -y 5如果没有扫到该地址确认供电部分 

2.有些设备需要时钟信号i2c才能正常工作（大部分图像处理芯片，xs9922）

无法写入数据：

1.无法写入数据返回-5，确认同一总线挂载上的设备影响被拉低，确认它们的电压

2.先用示波器测量数据，发现从设备应答电压无法拉低，改变上拉电阻阻值，尝试是否恢复