I2C （Inter-Integrated Circuit1總線是一種由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(diǎn)。在主從通信中，可有多個(gè)I2C總線器件同時(shí)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(shí)時(shí)時(shí)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(jìn)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(dòng)程序的設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)采用了獨(dú)特的體系結(jié)構(gòu)。使開發(fā)I2C總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與開發(fā)一般設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序除了要涉及一般Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序的知識外。還要對I2C總線驅(qū)動(dòng)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(dòng)。

　2 工作原理概述

　　在介紹I2C總線結(jié)構(gòu)之前。要搞清楚兩個(gè)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(shí)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(dòng)器等，這里指EEPROM。

　　在一個(gè)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)。總線必須由主設(shè)備控制，主設(shè)備產(chǎn)生串行時(shí)鐘控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。

　　2.1 I2C總線控制器

　　I2C使用由串行數(shù)據(jù)線SDA 和串線時(shí)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(gè)獨(dú)立的波特率發(fā)生器和一個(gè)控制單元。發(fā)送和接收單元使用相同的時(shí)鐘信號，如果I2C為主設(shè)備。那么時(shí)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(shí)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(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，SDA和SCL都應(yīng)是高電平，I2C通常的配置模式如圖1所示。