linux下IO口模拟I2C的一些总结

以前一直在用I2C接口，因为总是有线程的例子就一直没有去深入的了解，今天分析了一下在linux下通用GPIO模拟I2C的程序。

I2C的驱动是用杂项设备实现的，这也是一种比较简单的实现方式。通过 misc_register(&mygpioi2c_dev);来注册自己的杂项设备，此函数中会自动创建设备节点，即设备文件。无需mknod指令创建设备文件。因为misc_register()会调用class_device_creat或者device_creat。主设备号也不用管，是最简单的一种驱动了。注册后通过miscdevice结构体关联的file_operations的操作来实现驱动程序的open，read，write接口。

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1. static struct file_operations gpioi2c_fops = {  
2.     .owner      = THIS_MODULE,  
3.     .ioctl      = gpioi2c_ioctl,  
4.     .open       = gpioi2c_open,  
5.     .release    = gpioi2c_close  
6. };  

具体的操作在IOCTL中实现

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1. int gpioi2c_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)  
2. {  
3.     unsigned int val;  
4.       
5.     char device_addr, reg_addr;  
6.     short reg_val;  
7.       
8.       
9.     switch(cmd)  
10.     {  
11.         case GPIO_I2C_READ:  
12.             val = *(unsigned int *)arg;  
13.             device_addr = (val&0xff000000)>>24;//设备地址  
14.             reg_addr = (val&0xff0000)>>16;//设备中读写寄存器地址。对于两字节的地址需要自己去定义数据传送的方法。  
15.               
16.             reg_val = gpio_i2c_read(device_addr, reg_addr);  
17.             *(unsigned int *)arg = (val&0xffff0000)|reg_val;              
18.             break;  
19.           
20.         case GPIO_I2C_WRITE:  
21.             val = *(unsigned int *)arg;  
22.             device_addr = (val&0xff000000)>>24;  
23.             reg_addr = (val&0xff0000)>>16;  
24.               
25.             reg_val = val&0xffff;  
26.             gpio_i2c_write(device_addr, reg_addr, reg_val);  
27.             break;        
28.       
29.         default:  
30.             return -1;  
31.     }  
32.     return 0;  
33. }  

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1. 下面拿随即读取数据来举例。  

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1. <pre name="code" class="cpp" style="font-family: 宋体, Arial; line-height: 1.5; ">unsigned char gpio_i2c_read(unsigned char devaddress, unsigned char address)  
2. {  
3.     int mydata;  
4.     i2c_start_bit();  
5.     i2c_send_byte((unsigned char)(devaddress));  
6.     i2c_receive_ack();  
7.     i2c_send_byte(address);  
8.     i2c_receive_ack();    
9.     i2c_start_bit();  
10.     i2c_send_byte((unsigned char)(devaddress) | 1);  
11.     i2c_receive_ack();  
12.     mydata = i2c_receive_byte();  
13.     i2c_stop_bit();  
14. </pre><span style="font-family:宋体,Arial"><span style="line-height:1.5">}<br>  
15. 其中的规则就是I2C协议的规定.下面是开始信号的模拟</span></span>  
16. <pre style="font-family:宋体,Arial; line-height:1.5"></pre>  
17. <pre name="code" class="cpp" style="font-family: 宋体, Arial; line-height: 1.5; ">static void i2c_start_bit(void)  
18. {  
19.         DELAY(1);//这里的时序需要自己模拟。用一个for循环就可以  
20.         i2c_set(SDA | SCL);//sda.scl设为1  
21.         DELAY(1);  
22.         i2c_clr(SDA);//在SCL为1时拉低SDA，表示发送开始信号  
23.         DELAY(2);  
24. }</pre>  
25. <pre></pre>  

delay具体多久需要计算，感觉可以用定时器实现，之前就写过一个定时1ms的驱动，因为通过linux应用层单步操作时间间隔最好也是10ms，当时写过selest和一些别的方式做过测试，过几天把这部分整理出来。。回到这个驱动上来。。。。
在做模拟时，总结出了一些要点：
1.自己模拟时序时I2C的占空比并不是一定的，只要符合其数据在上升沿读取这一规律以及高电平不变数据就行

2.释放SDA就是把SDA拉高

3.应答位谁接受谁产生

4.数据是在上升沿锁存，所以在需要读数据前最好把模拟成CL的GPIO做一下拉低再拉高处理，不要直接拉高。

为什么随机读要产生两个开始信号呢，因为随机读需要CPU发送deviceaddress和regaddress，数据流向是cpu->e2prom 而确定了地址后需要改变数据流向。因此需要从新发送开始信号，为什么呢，因为I2C里面的deviceaddress里面包含有读写信息， 即如果写地址是deviceaddress， 则读地址是deviceaddress+1 因此可以这样讲一个开始信号确定当前是读还是写，要改变读写，对不起，只能重新开始。下面是IO口模拟写的时序

 

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1. void gpio_i2c_write(unsigned char devaddress, unsigned char address, unsigned char data)  
2. {  
3.     i2c_start_bit();  
4.     i2c_send_byte((unsigned char)(devaddress));  
5.     i2c_receive_ack();  
6.     i2c_send_byte(address);  
7.     i2c_receive_ack();  
8.     i2c_send_byte(data);   
9.     i2c_stop_bit();  
10. }  

可以看到这里只有一次起始，模拟的时候需要注意。以上就是linux模拟I2C驱动的一点心得。

来源：oschina

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