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速率
主要支持的速率如下：
100Kbps
400Kbps
1Mbps
3.4Mbps
信号
SDA? 数据
SCL?? 时钟
时序定义
START
? ?SCL为高电平时，SDA由高电平到低电平，视为START。START也作为示波器采集时的触发信号。 基于此我们可以采集到多帧数据。
ACK
?
?? ? ?每一个字节，即每八位数据，8个时钟SCL后，需要一个ACK，使得receiver 可以通知transmitter 字节已经被receiver正确接收。
? ? ?Controller 负责产生所有的时钟脉冲，包括ACK时钟脉冲。
? ? ?ACK 在信号上表现为：SDA的低电平，由receiver负责在START之后的第9个时钟脉冲时，将此信号拉低，并且在SCL为高时保持稳定的低电平。
? ? ?在发送地址及写命令后，receiver需要回送ACK
NACK
NACK 信号表现： 在START之后的第9个时钟脉冲时，SDA为高。
以下几个条件可以导致NACK:
1. i2c 总线上没有对应的slave 地址设备
2. receiver 不能响应，由于receiver正在执行一些实时任务，导致还不能与controller通讯。
3. receiver 得到了它不能解析的数据或者命令
4. receiver 没有收到任何数据。
在读数据时，SDA的时序为NACK。??
STOP
? 即： SCL 在高电平时，SDA由低到高的transition，视为STOP.
时序实战
速率计算
如下图：
1）第一个红圈中时间为0us, 第二个红圈中为200us
2）在此两个红圈中，共有
? a.??开始时，START? 1bit
? ?b. 中间地址及数据 8+8 =16bit
? ?c.? ?ACK? ?2bit
? ?d.? STOP? 1bit
总共 20bit。即 200us传输了20bit， 换算为10us? 1bit，也就是10ms? 1kbit ,也就是100kbit/s
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 图1? 某I2C设备时序图--SDA为红线，SCL为绿线
?数据解读
? ? 对图1数据进行解析。
? ? 在每个SCL高电平解读SDA的数据，以9bit为一个字节：
? ? 1） 地址 为第一个 9BIT： 11101000，即 E8，而实际地址采用7bit，最后一位为读写位，a ‘zero’ indicates a transmission (WRITE); a ‘one’ indicatesa request for data (READ)。
? ? ? ? ?因而地址 9bit对应的含义为，向地址0x74 (0xe8右移一位)进行一次写操作。并且得到了ACK响应
异常时序
?如下图，这时一个I2C读操作，但是发送完地址后，收到NACK消息。
同时，需要观察到此时的时钟信号异常。
? ?
上拉电阻
I2C的设备驱动
驱动的确认
? ? ? ?在用i2cdetect命令查看控制器信息时，我们可能看到信息如下，对于i2c-1 和i2c-2，我们就认为这两个控制器的驱动为 Synopsys DesignWare ，同时看到内核代码 i2c-designware-master.c?? ?drivers\i2c\busses? ? 有相应的驱动文件，这更使我们认为这就是i2c-1 和 i2c-2采用的驱动。
? ? ? 于是我们用lsmod查看对应的模块，并没有。于是我们查看这几个内核对应的编译配置文件，发现他们都是编译到内核中的。
sudo i2cdetect -l
i2c-3 i2c i915 gmbus dpc I2C adapter
i2c-1 i2c Synopsys DesignWare I2C adapter I2C adapter
i2c-8 i2c AUX C/DDI C/PHY C I2C adapter
i2c-6 i2c AUX A/DDI A/PHY A I2C adapter
i2c-4 i2c i915 gmbus dpb I2C adapter
i2c-2 i2c Synopsys DesignWare I2C adapter I2C adapter
驱动入口
? ?通过lspci查看驱动信息如下：
??
00:15.0 Serial bus controller [0c80]: Intel Corporation Cannon Lake PCH Serial IO I2C Controller #0 (rev 10)
DeviceName: Onboard - Other
Subsystem: Intel Corporation Cannon Lake PCH Serial IO I2C Controller
Control: I/O- Mem+ BusMaster+ SpecCycle- MemWINV- VGASnoop- ParErr- Stepping- SERR- FastB2B- DisINTx-
Status: Cap+ 66MHz- UDF- FastB2B- ParErr- DEVSEL=fast >TAbort- <TAbort- <MAbort- >SERR- <PERR- INTx-
Latency: 0, Cache Line Size: 64 bytes
Interrupt: pin A routed to IRQ 16
Region 0: Memory at a4100000 (64-bit, non-prefetchable) [virtual] [size=4K]
Capabilities: [80] Power Management version 3
Flags: PMEClk- DSI- D1- D2- AuxCurrent=0mA PME(D0-,D1-,D2-,D3hot-,D3cold-)
Status: D3 NoSoftRst+ PME-Enable- DSel=0 DScale=0 PME-
Capabilities: [90] Vendor Specific Information: Len=14 <?>
Kernel driver in use: intel-lpss
Kernel modules: intel_lpss_pci （驱动）
00:15.1 Serial bus controller [0c80]: Intel Corporation Cannon Lake PCH Serial IO I2C Controller #1 (rev 10)
DeviceName: Onboard - Other
Subsystem: Intel Corporation Cannon Lake PCH Serial IO I2C Controller
Control: I/O- Mem+ BusMaster+ SpecCycle- MemWINV- VGASnoop- ParErr- Stepping- SERR- FastB2B- DisINTx-
Status: Cap+ 66MHz- UDF- FastB2B- ParErr- DEVSEL=fast >TAbort- <TAbort- <MAbort- >SERR- <PERR- INTx-
Latency: 0, Cache Line Size: 64 bytes
Interrupt: pin B routed to IRQ 17
Region 0: Memory at a4101000 (64-bit, non-prefetchable) [virtual] [size=4K]
Capabilities: [80] Power Management version 3
Flags: PMEClk- DSI- D1- D2- AuxCurrent=0mA PME(D0-,D1-,D2-,D3hot-,D3cold-)
Status: D3 NoSoftRst+ PME-Enable- DSel=0 DScale=0 PME-
Capabilities: [90] Vendor Specific Information: Len=14 <?>
Kernel driver in use: intel-lpss
Kernel modules: intel_lpss_pci? ? ?intel? I2C 控制器驱动的真实入口代码位于
? ??intel-lpss-pci.c?? ?drivers\mfd?? ?21184?? ?2021/10/26?? ?28
? ? intel-lpss.c?? ?drivers\mfd?? ?13603?? ?2021/10/26?? ?265
? ??
? 采用下面makefile编译intel-lpss-pci.ko，并卸载原先的ko的，采用编译出的。注意：编译用的intel-lpss-pci源代码版本要与目标系统中的内核版本比较一致，不然会有很多编译问题。
MODULE_NAME :=intel-lpss-pci
obj-m :=$(MODULE_NAME).o
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)
export KBUILD_CFLAGS
all:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD)
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean驱动参数调整
? ? ?本文主要关注时序、速率相关参数的调整。
? ? 1） 参数配置的字段代码位置
intel-lpss-pci.c??????? drivers\mfd??? 21184????? 2021/10/26???? 28
static const struct property_entry spt_i2c_properties[] = {
???????? PROPERTY_ENTRY_U32("i2c-sda-hold-time-ns", 230),
???????? { },
};2） 对1）中参数进行解析
i2c-core-base.c?????? drivers\i2c?????? 72166????? 2021/10/26???? 1482
i2c_parse_timing的第二个参数 对应? 1）中PROPERTY_ENTRY_U32的第一个参数。
将解析的参数放入到结构体? i2c_timing中。
/**
* struct i2c_timings - I2C timing information
* @bus_freq_hz: the bus frequency in Hz
* @scl_rise_ns: time SCL signal takes to rise in ns; t(r) in the I2C specification
* @scl_fall_ns: time SCL signal takes to fall in ns; t(f) in the I2C specification
* @scl_int_delay_ns: time IP core additionally needs to setup SCL in ns
* @sda_fall_ns: time SDA signal takes to fall in ns; t(f) in the I2C specification
* @sda_hold_ns: time IP core additionally needs to hold SDA in ns
* @digital_filter_width_ns: width in ns of spikes on i2c lines that the IP core
* digital filter can filter out
* @analog_filter_cutoff_freq_hz: threshold frequency for the low pass IP core
* analog filter
*/
struct i2c_timings {
u32 bus_freq_hz;
u32 scl_rise_ns;
u32 scl_fall_ns;
u32 scl_int_delay_ns;
u32 sda_fall_ns;
u32 sda_hold_ns;
u32 digital_filter_width_ns;
u32 analog_filter_cutoff_freq_hz;
};
?3） 将速率配置转到设备的自有结构体中
i2c-designware-master.c?? ?drivers\i2c\busses?? ?24699?? ?2021/10/26?? ?602
?
调用流程：dw_i2c_plat_probe(i2c-designware-platdrv.c?? ?drivers\i2c\busses?? ?10413?? ?2021/10/26?? ?201) 或者? i2c_dw_pci_probe ----->?i2c_dw_configure
?4） 时序参数写入寄存器中
i2c-designware-master.c?????? drivers\i2c\busses 24699????? 2021/10/26??? 602
速率的参数设置最终在哪里写入到寄存器的？？
?
设备的区分
i2c-1 和i2c-2的区别是什么呢？！
sudo i2cdetect -l
i2c-3 i2c i915 gmbus dpc I2C adapter
i2c-1 i2c Synopsys DesignWare I2C adapter I2C adapter
i2c-8 i2c AUX C/DDI C/PHY C I2C adapter
i2c-6 i2c AUX A/DDI A/PHY A I2C adapter
i2c-4 i2c i915 gmbus dpb I2C adapter
i2c-2 i2c Synopsys DesignWare I2C adapter I2C adapter通过lspci可以查看，两个I2C设备对应的设备ID不同
lspci -n
00:00.0 0600: 8086:3ec4 (rev 07)
00:02.0 0300: 8086:3e9b
00:08.0 0880: 8086:1911
00:12.0 1180: 8086:a379 (rev 10)
00:14.0 0c03: 8086:a36d (rev 10)
00:14.2 0500: 8086:a36f (rev 10)
00:15.0 0c80: 8086:a368 (rev 10) （两个i2c设备）
00:15.1 0c80: 8086:a369 (rev 10)?此处a368是我们需要的，我们只需要从i2c-1 或者i2c-2中的信息中找到设备ID为a368的值就可以了。