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　　ｉ２ｃ�。ǎ椋睿簦澹颍椋睿簦澹纾颍幔簦澹洹。悖椋颍悖酰椋簦笨偩�是一種由ｐｈｉｌｉｐｓ公司開發(fā)的２線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少、控制方式簡單、器件封裝形式小、通信速率較高等優(yōu)點。在主從通信中，可有多個ｉ２ｃ總線器件同時接到ｉ２ｃ總線上，通過地址來識別通信對象。筆者在開發(fā)基于ｍｐｃ８２５０的嵌入式ｌｉｎｕｘ系統(tǒng)的過程中發(fā)現(xiàn)ｉ２ｃ總線在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，ｉ２ｃ總線控制器的類型比較多，對系統(tǒng)提供的操作接口差別也很大。與ｉ２ｃ總線相連的從設(shè)備主要有微控制器、ｅｅｐｒｏｍ、實時時鐘、ａ／ｄ轉(zhuǎn)換器等．ｍｐｃ８２５０處理器正是通過內(nèi)部的ｉ２ｃ總線控制器來和這些連接在ｉ２ｃ總線上的設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換的。由于ｉ２ｃ總線的特性，ｌｉｎｕｘ的ｉ２ｃ總線設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計者在設(shè)計驅(qū)動程序時采用了獨特的體系結(jié)構(gòu)。使開發(fā)ｉ２ｃ總線設(shè)備驅(qū)動程序與開發(fā)一般設(shè)備驅(qū)動程序的方法具有很大差別。因此，開發(fā)ｉ２ｃ總線設(shè)備驅(qū)動程序除了要涉及一般ｌｉｎｕｘ內(nèi)核驅(qū)動程序的知識外．還要對ｉ２ｃ總線驅(qū)動的體系結(jié)構(gòu)有深入的了解。筆者在開發(fā)過程中使用設(shè)備型號為ａｔ２４ｃ０１ａ的ｅｅｐｒｏｍ　來測試ｉ２ｃ總線驅(qū)動。

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　　在介紹ｉ２ｃ總線結(jié)構(gòu)之前。要搞清楚兩個概念：ｉ２ｃ總線控制器和ｉ２ｃ設(shè)備。ｉ２ｃ總線控制器為微控制器或微處理器提供控制ｉ２ｃ總線的接口，它控制所有ｉ２ｃ總線的特殊序列、協(xié)議、仲裁、時序，這里指ｍｐｃ８２５０提供的ｉ２ｃ總線控制接口。ｉ２ｃ設(shè)備是指通過ｉ２ｃ總線與微控制器或微處理器相連的設(shè)備，如ｅｅｐｒｏｍ、ｌｃｄ驅(qū)動器等，這里指ｅｅｐｒｏｍ。

　　在一個串行數(shù)據(jù)通道中．ｉ２ｃ總線控制器可以配置成主模式或從模式。開發(fā)過程中，ｍｐｃ８２５０的ｉ２ｃ總線控制器工作在主模式，作為主設(shè)備；與總線相連的ｉ２ｃ設(shè)備為ａｔ２４ｃ０１ａ型ｅｅｐｒｏｍ，作為從設(shè)備。主設(shè)備和從設(shè)備都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)�？偩�必須由主設(shè)備控制，主設(shè)備產(chǎn)生串行時鐘控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。

　�。玻薄。椋玻憧偩�控制器

　�。椋玻闶褂糜纱袛�(shù)據(jù)線ｓｄａ　和串線時鐘線ｓｃｌ組成的兩線結(jié)構(gòu)來在外部集成電路與控制器之間交換數(shù)據(jù)。ｍｐｃ８２５０的ｉ２ｃ總線控制器包括發(fā)送和接收單元、一個獨立的波特率發(fā)生器和一個控制單元。發(fā)送和接收單元使用相同的時鐘信號，如果ｉ２ｃ為主設(shè)備．那么時鐘信號由ｉ２ｃ的波特率發(fā)生器產(chǎn)生；如果ｉ２ｃ為從設(shè)備，時鐘信號則由外部提供。

　　ｓｄａ和ｓｃｌ為雙向的，通過外部＋３．３　ｖ上拉電阻連接至正向電壓。當總線處于空閑狀態(tài)時，ｓｄａ和ｓｃｌ都應(yīng)是高電平，ｉ２ｃ通常的配置模式如圖１所示。

　　圖１　ｉ２ｃ配置模式

　�。椋玻愕慕邮蘸桶l(fā)送單元均為雙緩存，在數(shù)據(jù)發(fā)送時，數(shù)據(jù)從發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器到移位寄存器，以時鐘速率輸出到ｓｄａ線；在數(shù)據(jù)接收時，數(shù)據(jù)從ｓｄａ線進入移位寄存器，然后進入接收寄存器。

　�。玻病。椋玻憧偩�控制器和ｅｅｐｒｏｍ　的基本操作

　�。椋玻憧偩�在傳送數(shù)據(jù)過程中共有３種類型的信號，分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。

　　開始信號：ｓｃｌ為高電平時，ｓｄａ　由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)；

　　結(jié)束信號：ｓｃｌ為高電平時，ｓｄａ由低電平向高電平跳變，傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；

　　應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的設(shè)備在接收到一個字節(jié)數(shù)據(jù)后，　向發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備發(fā)出特定的低電平脈沖．表示已收到數(shù)據(jù)。

　　當ｍｐｃ８２５０的ｉ２ｃ總線空閑時，其ｓｄａ和ｓｃｌ均為高電平，主設(shè)備通過發(fā)送一個開始信號啟動發(fā)送過程。這個信號的時序要求是當ｓｃｌ為高時，ｓｄａ出現(xiàn)一個由高到低的電平跳變。在起始條件之后．必須是從設(shè)備的地址字節(jié)，其中高４位為器件類型識別符（不同的芯片類型有不同的定義，ｅｅｐｒｏｍ一般應(yīng)為１０１０），接著３位為片選，最后１位為讀寫位，當為１時為讀操作，為０時為寫操作，如圖２所示。

　　圖２�。澹澹穑颍铮碓O(shè)備地址字節(jié)結(jié)構(gòu)

　　如果主設(shè)備要向ｅｅｐｒｏｍ　中寫數(shù)據(jù)，在地址字節(jié)中主設(shè)備向ｅｅｐｒｏｍ發(fā)出一個寫請求（ｒ／ｗ＝０），發(fā)送的地址字節(jié)之后緊跟著要發(fā)送的數(shù)據(jù)。每發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后ｅｅｐｒｏｍ就會產(chǎn)生一個應(yīng)答信號，主設(shè)備也會監(jiān)控應(yīng)答信號，如果在發(fā)送一個字節(jié)后ｅｅｐｒｏｍ沒有返回應(yīng)答信號，則主設(shè)備就會停止發(fā)送，并生成一個結(jié)束信號。寫操作的時序如圖３所示。

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　　在一個串行數(shù)據(jù)通道中．ｉ２ｃ總線控制器可以配置成主模式或從模式。開發(fā)過程中，ｍｐｃ８２５０的ｉ２ｃ總線控制器工作在主模式，作為主設(shè)備；與總線相連的ｉ２ｃ設(shè)備為ａｔ２４ｃ０１ａ型ｅｅｐｒｏｍ，作為從設(shè)備。主設(shè)備和從設(shè)備都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)�？偩�必須由主設(shè)備控制，主設(shè)備產(chǎn)生串行時鐘控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。

　　２．１�。椋玻憧偩�控制器

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　　ｉ２ｃ總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有３種類型的信號，分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。

　　開始信號：ｓｃｌ為高電平時，ｓｄａ　由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)；

　　結(jié)束信號：ｓｃｌ為高電平時，ｓｄａ由低電平向高電平跳變，傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；

　　應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的設(shè)備在接收到一個字節(jié)數(shù)據(jù)后，　向發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備發(fā)出特定的低電平脈沖．表示已收到數(shù)據(jù)。

　　當ｍｐｃ８２５０的ｉ２ｃ總線空閑時，其ｓｄａ和ｓｃｌ均為高電平，主設(shè)備通過發(fā)送一個開始信號啟動發(fā)送過程。這個信號的時序要求是當ｓｃｌ為高時，ｓｄａ出現(xiàn)一個由高到低的電平跳變。在起始條件之后．必須是從設(shè)備的地址字節(jié)，其中高４位為器件類型識別符（不同的芯片類型有不同的定義，ｅｅｐｒｏｍ一般應(yīng)為１０１０），接著３位為片選，最后１位為讀寫位，當為１時為讀操作，為０時為寫操作，如圖２所示。

　　圖２�。澹澹穑颍铮碓O(shè)備地址字節(jié)結(jié)構(gòu)

　　如果主設(shè)備要向ｅｅｐｒｏｍ　中寫數(shù)據(jù)，在地址字節(jié)中主設(shè)備向ｅｅｐｒｏｍ發(fā)出一個寫請求（ｒ／ｗ＝０），發(fā)送的地址字節(jié)之后緊跟著要發(fā)送的數(shù)據(jù)。每發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后ｅｅｐｒｏｍ就會產(chǎn)生一個應(yīng)答信號，主設(shè)備也會監(jiān)控應(yīng)答信號，如果在發(fā)送一個字節(jié)后ｅｅｐｒｏｍ沒有返回應(yīng)答信號，則主設(shè)備就會停止發(fā)送，并生成一個結(jié)束信號。寫操作的時序如圖３所示。