简介
记录树莓派上baremetal调试I2C的一些点
协议
总览
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I2C一个master可以接多个slave
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I2C总线使用两条线在master跟slave之间传输数据，SCL串行时钟线，SDA串行数据线
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SCL跟SDA需要接上拉电阻，一般是4.7K，总线空闲时SCL和SDA处于高电平
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标准模式
100Kbits/s，快速模式400Kbit/s
起始与结束
- 当 SCL 线是高电平时 SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示通讯的起始。
- 当 SCL 是高电平时 SDA 线由低电平向高电平切换，表示通讯的停止。
示波器抓到的开始信号跟停止信号如下
数据传输
I2C 总线在数据传输的时候要保证在 SCL 高电平期间，SDA 上的数据稳定，因此 SDA 上 的数据变化只能在 SCL 低电平期间发生，所以数据的采集需要看I2C高电平的时候SDA线的状态
ACK跟NACK
- SDA线上，ACK信号（应答）是低电平，NACK信号（非应答）是高电平。这部分比较好理解，因为空闲的时候总线上的上拉电阻会让SDA线为高。
- 对于SDA线，master跟slave都可以控制其为输入或者输出状态
- ACK/NACK的发生在发送完SDA线上发送8bit的data或者是7bit addr + 1bit rw之后，也即是每次传输的时候的第9个bit
- ACK产生的情况：数据接收端（master/slave）如果希望对方继续发送数据，则发送ACK信号
- NACK产生的情况：数据接收端希望结束数据传输，则对对方发送NACK信号，发送端收到该信号后会生成stop信号，结束此次传输
- 当然如果是一个不存在的地址，自然SDA线再第九个时钟的时候自然是拉高的
读写过程
基本一帧的传输格式如下，每传输一个字节的内容，都要等1bit的应答信号
Read的时候为高电平，Write的时候为低电平
当然连续读，连续写的时候，不一定每次都要Start跟Stop信号都要来一遍
比如下面的波形图，先是发送器件地址，然后读了两个字节，返回结果分别是0x2跟0xa9
Start信号也可以重复，一般比如说读跟写交错这种情况（个人认为）
如图，这是参考的网上的图
尖峰毛刺
这个貌似比较容易出现，是一种控制真空的状态
本次波形情况是主设备向从设备写数据，在寻址结束确认应答后，从设备会拉低总线，在SCL切换到低电平时，立即释放SDA，主设备还没有反应过来，造成了“控制真空”，这时SDA被上拉电阻拉高，而如果下一步主设备将传输低电平数据位，就会造成这个尖峰毛刺，原理如下图所示。
具体波形
在baremetal代码中，实现了i2c_detect，其原理是向总线上所有地址都读一个字节，如下是从器件被扫描到的时候抓的波形
SDA线上的变化如下
其中读方向以及ACK放大，如下所示
最后的NACK以及Stop信号放大如下所示
而如下所示为扫描一个不存在的从机的波形
没有0x63这个从机，第9个bit的时候SDA就是高电平，也即NACK
编码
controller
使用I2C1
gpio
使用GPIO2跟GPIO3
寄存器
控制器寄存器比较简单
其中关于Status寄存器的描述，手册还是挺有意思的
总之就是RXF，TXE，RXR，TXW这四个跟中断的一些条件配合使用
RXD，TXD则是比较简单，查询模式用
控制器的代码主要参考这个链接
问题记录
在跑代码的时候，对一个局部数组进行初始化，触发了异常
从汇编一条条的跟，出问题的指令是xzr ,[sp, #34]
而ARM64必须要保证栈指针是8字节对齐的，这里是把SP+34的地址清零，所以这里触发了一个异常，不过现在也没有解决这个问题。反而单独对数组中的元素进行操作确实正常的，不理解。
参考链接
代办
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10bit寻址 SMBUS- 中断模式，
DMA模式 - 总线挂死恢复
- 总线仲裁参考
gpio模拟
