RT-Thread I2C设备驱动框架的对接使用

I2C和SPI是MCU和板载芯片之间最常用的通讯方式，现在先介绍下I2C总线。I2C的基本原理也很简单，只需要两根线（时钟线SCL和信号线SDA）即可实现挂载在I2C总线上设备之间的相互通讯。I2C协议并未规定I2C总线上哪个是主机？哪个是从机？，即每个I2C节点设备都可以做主机发号施令，也可以作为从机服从指挥。但是一般情况下，我们习惯将MCU作为主机，将I2C总线上挂载的其它芯片当做从机。

RT-Thread中引入了I2C设备的设备驱动框架，该驱动框架提供了基于芯片GPIO进行模拟的和基于芯片片内I2C外设实现的两种底层硬件接口。因为不同系列芯片的片内I2C外设使用会有所差异，因此常用GPIO模拟的方式实现I2C通讯。

RT-Thread 提供了一套 I/O 设备管理框架，它把 I/O 设备分成了三层进行处理：应用层、I/O 设备管理层、底层驱动。I/O 设备管理框架给上层应用提供了统一的设备操作接口和 I2C 设备驱动接口，给下层提供的是底层驱动接口。应用程序通过 I/O 设备模块提供的标准接口访问底层设备，底层设备的变更不会对上层应用产生影响，这种方式使得应用程序具有很好的可移植性，应用程序可以很方便的从一个 MCU 移植到另外一个 MCU。

使用正点原子的潘多拉开发板的例程07_driver_temp_humi进行说明：

在drv_i2c.c文件中使用INIT_BOARD_EXPORT(hw_i2c_init);即RT-Thread中的自动化初始机制，经过层层调用，最终使用rt_device_register()函数将I2C总线注册至I/O设备管理器。函数调用的顺序如下：

hw_i2c_init(【drv_i2c.c】)--->rt_i2c_bit_add_bus(【i2c-bit-ops.c】)--->rt_i2c_bus_device_register(【i2c_core.c】)--->rt_i2c_bus_device_device_init(【i2c_dev.c】)--->rt_device_register(【device.c】)

【drv_i2c.c】：设置I2C总线名称、I2C总线具体操作的引脚、初始化I2C引脚、定义STM32对I2C引脚电平读和写的函数、定义STM32中uS级延时函数、使用hw_i2c_init函数将这些设置的内容传入系统

stm32_i2c_gpio_init
stm32_set_sda
stm32_set_scl_s
stm32_set_scl
stm32_get_sda
stm32_get_scl_s
stm32_get_scl
stm32_udelay
stm32_i2c_bus_unlock
hw_i2c_init

【i2c-bit-ops.c】：通过对drv_i2c.c文件中提供的对引脚电平操作函数的封装实现i2c中的起始信号、终止信号、数据传输等函数，最后调用rt_i2c_bit_add_bus函数将数据传输函数传入

i2c_delay
i2c_delay2
SCL_H
i2c_start
i2c_restart
i2c_stop
i2c_waitack
i2c_writeb
i2c_readb
i2c_send_bytes
i2c_send_ack_or_nack
i2c_recv_bytes
i2c_send_address
i2c_bit_send_address4
i2c_bit_xfer
rt_i2c_bit_add_bus

【i2c_core.c】：实现i2c总线设备的注册、查找和数据传输函数

rt_i2c_bus_device_register
rt_i2c_bus_device_find
rt_i2c_transfer
rt_i2c_master_send
rt_i2c_master_recv
rt_i2c_core_init

【i2c_dev.c】：实现i2c_bus_device_read、i2c_bus_device_write、i2c_bus_device_control等I2C中的通用控制函数，通过rt_i2c_bus_device_device_init调用rt_device_register函数最终将I2C总线注册到I/O设备管理器中