I2C总线协议详解：从启动到停止

该资源是一份关于Linux系统下I2C总线的PDF文档，主要讲解了I2C原理、如何在Uboot和Linux内核中通过源码及工具访问I2C，以及用户空间的访问方法。内容涵盖I2C的线路特性，如总线空闲状态、启动信号、重启动信号和停止信号的定义与作用。 I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是一种由Philips公司（现为NXP）开发的简单、低速、两线制的串行通信总线，用于连接微控制器和外围设备。I2C总线只有两条信号线：数据线SDA（Serial Data Line）和时钟线SCL（Serial Clock Line）。当这两条线同时处于高电平时，表示总线处于空闲状态，器件的输出级场效应管截止，由上拉电阻保持高电平。 在I2C通信中，有以下几个关键信号： 1. 启动信号（Start Condition, S）：当SCL保持高电平时，SDA线由高变低，标志着一次数据传输的开始。主控器在建立启动信号前需确保总线处于空闲状态。 2. 重启动信号（Re-start Condition, Sr）：在主控器未释放总线的情况下，用于连续进行多次通信，防止总线被其他主器件抢占。 3. 停止信号（Stop Condition, P）：在SCL保持高电平时，SDA线由低变高，表示一次数据传输结束。停止信号后，总线将回到空闲状态。 4. 数据传输：数据在SCL的低电平期间发生变化，且必须在SCL上升沿之前稳定，以保证所有设备能正确捕获数据。 在Uboot阶段，可以通过内建的工具或者直接操作源码来访问I2C设备。Uboot中，开发者可以编写驱动程序或者使用已有的i2c-tools来读写I2C设备的寄存器，进行设备配置或数据交换。 进入Linux内核，I2C子系统提供了丰富的驱动框架，支持多种I2C控制器，并允许通过内核模块或者静态编译的方式加载驱动。开发者需要理解内核中的i2c-core和对应I2C控制器驱动的结构，编写或适配驱动代码，以实现对I2C设备的访问。 在用户空间，可以借助i2c-tools工具集（如i2cdump、i2cget、i2cset等）进行设备操作，这些工具与内核的I2C子系统交互，简化了对I2C设备的操作。另外，对于需要更底层控制的应用，也可以通过编程调用libi2c-dev库提供的API直接访问I2C总线。 这份文档详细介绍了I2C总线的工作原理以及在Linux环境下的实际操作，无论是对硬件开发者还是软件开发者，都是理解和应用I2C通信机制的重要参考资料。