I2C總線控制器的工作原理及EEPROM的Linux驅動程序的設計

　　I2C （Inter-Integrated Circuit1總線是一種由Philips公司開發的2線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。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。筆者在開發基于MPC8250的嵌入式Linux系統的過程中發現I2C總線在嵌入式系統中應用廣泛，I2C總線控制器的類型比較多，對系統提供的操作接口差別也很大。與I2C總線相連的從設備主要有微控制器、EEPROM、實時時鐘、A/D轉換器等.MPC8250處理器正是通過內部的I2C總線控制器來和這些連接在I2C總線上的設備進行數據交換的。由于I2C總線的特性，Linux的I2C總線設備驅動程序的設計者在設計驅動程序時采用了獨特的體系結構。使開發I2C總線設備驅動程序與開發一般設備驅動程序的方法具有很大差別。因此，開發I2C總線設備驅動程序除了要涉及一般Linux內核驅動程序的知識外。還要對I2C總線驅動的體系結構有深入的了解。筆者在開發過程中使用設備型號為AT24C01A的EEPROM 來測試I2C總線驅動。

　2 工作原理概述

　　在介紹I2C總線結構之前。要搞清楚兩個概念：I2C總線控制器和I2C設備。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、協議、仲裁、時序，這里指MPC8250提供的I2C總線控制接口。I2C設備是指通過I2C總線與微控制器或微處理器相連的設備，如EEPROM、LCD驅動器等，這里指EEPROM。

　　在一個串行數據通道中.I2C總線控制器可以配置成主模式或從模式。開發過程中，MPC8250的I2C總線控制器工作在主模式，作為主設備；與總線相連的I2C設備為AT24C01A型EEPROM，作為從設備。主設備和從設備都可以工作于接收和發送狀態?？偩€必須由主設備控制，主設備產生串行時鐘控制總線的傳輸方向，并產生起始和停止條件。

　　2.1 I2C總線控制器

　　I2C使用由串行數據線SDA 和串線時鐘線SCL組成的兩線結構來在外部集成電路與控制器之間交換數據。MPC8250的I2C總線控制器包括發送和接收單元、一個獨立的波特率發生器和一個控制單元。發送和接收單元使用相同的時鐘信號，如果I2C為主設備。那么時鐘信號由I2C的波特率發生器產生；如果I2C為從設備，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時，SDA和SCL都應是高電平，I2C通常的配置模式如圖1所示。