一、S5PV210的I2C控制器

1、为什么需要控制器？

通信双方通过时序协调工作，但是时序比较复杂而不利于SoC软件完成。于是在SoC内部设置了硬件的控制器来产生通信时序，这样我们写软件时只需要向控制器的寄存器中写入配置值即可。

2、I2C控制器结构框图

S5PV210的I2C控制器的相关内容，始于用户手册第883页。

（1）时钟部分

时钟来源是PCLK_PSYS，经过内部分频最终得到I2C控制器的CLK，通信中这个CLK会通过SCL线传给从设备。

（2）I2C总线控制逻辑

这部分负责产生I2C通信时序，主要体现在I2CCON、I2CSTAT这两个寄存器。实际编程中要发送起始位、停止位、接收ACK等都是通过这两个寄存器（背后所代表的电路模块）来实现的。

（3）移位寄存器

将要发送的字节数据，通过移位寄存器变成连续的位，一个个位地丢给SDA线。

（4）地址寄存器 + 比较器

本I2C控制器做从设备的时候用。

3、I2C控制器的工作时钟

由S5PV210——S5PV210的时钟系统可以得知：

（1）时钟源头是PCLK_PSYS，经过2级分频后得到I2C控制器的工作时钟。

（2）第一级分频系数，在I2CCON的bit[6]进行设置，分频后得到一个中间时钟I2CCLK。

（3）第二级分频系数为[1,16]，分频器的输入是I2CCLK，输出是I2C控制器的工作时钟。

比如一个可用的配置是：65000KHz/512/4=31KHz。

4、I2C控制器有关的寄存器

（1）I2CCON、I2CSTAT寄存器

主要用来产生通信时序和I2C接口配置。

（2）I2CADD寄存器

主要用来写自己的slave address。

（3）I2CDS寄存器

发送/接收的数据都放在这里。

二、X210板载gsensor简介

1、重力加速度传感器（gsensor）

gsensor一般用在手机、平板、智能手表等设备上，用来感受人的手的移动，获取一些运动的方向性信息用来给系统作为输入参量，比如可以用来设计智能手表的计步器功能。

重力加速度传感器、地磁传感器、陀螺仪这三个传感器，都是用来感测运动的速度、方位等信息的，所以现在的9轴传感器，就是把这三个传感器结合起来，使用一定的算法得出结论，这样的结论比较精准。

传感器的接口一般有2种：模拟接口和数字接口。

模拟接口，是指使用接口电平变化来作为输出。比如使用模拟接口的压力传感器，在压力不同时输出电平在0～3.3V范围内变化，每个电压对应一个压力。SoC需要用使用AD对这些数据进行转换，得到数字化的电压值，再用数字电压值去校准得到压力值。

采用数字接口的传感器，是在采用模拟接口的传感器的基础上，内部集成了AD，通过一定的总线接口协议（一般是i2C）来输出数字化的参数。这样SoC直接通过总线接口初始化传感器、读取传感器输出的参数即可。比如gsensor、电容触摸屏IC就采用数字接口。

换言之，gsensor是I2C通信中的从设备，S5PV210中的I2C控制器是主设备。

2、gsensor原理图分析

由X210开发板的原理图可知：

（1）gsensor的供电由PWMTOUT3引脚控制。当PWMTOUT3输出低电平时，gsensor无电不工作，输出高电平时gsensor才会工作。PWMTOUT3对应着引脚GPD20_3。

（2）gsensor的SDA和SCL接在S5PV210的I2C端口0，对应着引脚GPD1_0、GPD1_1。将来编程时要初始化相关的GPIO，即把相关GPIO设置为正确的模式和输入输出值，即通过对寄存器GPD1CON的设置来实现。该寄存器的内容如下：

3、I2C从设备的设备地址

这款重力加速度传感器的型号叫KXTE9，它作为I2C通信中的从设备，与S5PV210这个SoC中的I2C控制器（主设备）进行通信。KXTE9的I2C地址固定为0b0001111（0x0f）。

I2C从设备地址本身是7位的，但是在I2C通信中发送I2C从设备地址时实际发送的是8位。高7位（bit7-bit1）对应I2C从设备的7位地址，最低一位（LSB）存放R/W信息（即下一个数据是主设备写从设备读（对应0），还是主设备读从设备写（对应1））。

主设备发信息给gsensor时，SAD应该是0b00011110(0x1E)；如果是主设备读取gsensor信息时，则SAD应该是0b00011111（0x1F）。

4、I2C从设备的通信速率

I2C协议本身属于低速协议，通信速率不能太高。

另外主设备和从设备本身都有最高通信速率限制（属于各个芯片本身的参数），实际编程时只要小于两个即可。

作为只能做从设备的sensor，其本身i2c通信速率偏低，像KXTE9最高支持400KHz的频率。

三、I2C总线通信流程

位于用户手册第889页。

1、S5PV210的主发送流程图

2、S5PV210的主接收流程图

3、gsensor的写寄存器流程图

待写。

4、gsensor的读寄存器流程图

待写。

四、I2C通信代码

相关函数在文件drivers\i2c\busses\i2c-s3c2410.c中。

1、I2C控制器初始化：s3c24xx_i2c_init()

此函数完成I2C控制器的初始化：初始化GPIO，设置IRQEN和ACKEN，初始化I2C时钟。
/* s3c24xx_i2c_init** initialise the controller, set the IO lines and frequency
*/static int s3c24xx_i2c_init(struct s3c24xx_i2c *i2c)
{unsigned long iicon = S3C2410_IICCON_IRQEN | S3C2410_IICCON_ACKEN;struct s3c2410_platform_i2c *pdata;unsigned int freq;/* get the plafrom data */pdata = i2c->dev->platform_data;/* inititalise the gpio */if (pdata->cfg_gpio)pdata->cfg_gpio(to_platform_device(i2c->dev));/* write slave address */writeb(pdata->slave_addr, i2c->regs + S3C2410_IICADD);dev_dbg(i2c->dev, "slave address 0x%02x\n", pdata->slave_addr);writel(iicon, i2c->regs + S3C2410_IICCON);/* we need to work out the divisors for the clock... */if (s3c24xx_i2c_clockrate(i2c, &freq) != 0) {writel(0, i2c->regs + S3C2410_IICCON);dev_err(i2c->dev, "cannot meet bus frequency required\n");return -EINVAL;}/* todo - check that the i2c lines aren't being dragged anywhere */dev_dbg(i2c->dev, "bus frequency set to %d KHz\n", freq);dev_dbg(i2c->dev, "S3C2410_IICCON=0x%02lx\n", iicon);dev_dbg(i2c->dev, "S3C2440_IICLC=%08x\n", pdata->sda_delay);writel(pdata->sda_delay, i2c->regs + S3C2440_IICLC);return 0;
}
2、I2C控制器主模式开始一次读写：s3c24xx_i2c_message_start
/* s3c24xx_i2c_message_start** put the start of a message onto the bus
*/static void s3c24xx_i2c_message_start(struct s3c24xx_i2c *i2c,struct i2c_msg *msg)
{unsigned int addr = (msg->addr & 0x7f) << 1;unsigned long stat;unsigned long iiccon;stat = 0;stat |=  S3C2410_IICSTAT_TXRXEN;if (msg->flags & I2C_M_RD) {stat |= S3C2410_IICSTAT_MASTER_RX;addr |= 1;} elsestat |= S3C2410_IICSTAT_MASTER_TX;if (msg->flags & I2C_M_REV_DIR_ADDR)addr ^= 1;/* todo - check for wether ack wanted or not */s3c24xx_i2c_enable_ack(i2c);iiccon = readl(i2c->regs + S3C2410_IICCON);writel(stat, i2c->regs + S3C2410_IICSTAT);dev_dbg(i2c->dev, "START: %08lx to IICSTAT, %02x to DS\n", stat, addr);writeb(addr, i2c->regs + S3C2410_IICDS);/* delay here to ensure the data byte has gotten onto the bus* before the transaction is started */ndelay(i2c->tx_setup);dev_dbg(i2c->dev, "iiccon, %08lx\n", iiccon);writel(iiccon, i2c->regs + S3C2410_IICCON);stat |= S3C2410_IICSTAT_START;writel(stat, i2c->regs + S3C2410_IICSTAT);
}
3、I2C控制器主模式结束一次读写：s3c24xx_i2c_stop
static inline void s3c24xx_i2c_stop(struct s3c24xx_i2c *i2c, int ret)
{unsigned long iicstat = readl(i2c->regs + S3C2410_IICSTAT);dev_dbg(i2c->dev, "STOP\n");/* stop the transfer */iicstat &= ~S3C2410_IICSTAT_START;writel(iicstat, i2c->regs + S3C2410_IICSTAT);i2c->state = STATE_STOP;s3c24xx_i2c_master_complete(i2c, ret);s3c24xx_i2c_disable_irq(i2c);
}
4、框架分析

我们最终目的是通过读写gsensor芯片的内部寄存器来得到一些信息。

为了完成这个目的，我们需要能够读写gsensor的寄存器。而根据gsensor的规定，我们需要按照一定的操作流程来读写gsensor的内部寄存器，这是一个层次（姑且叫做传输层、协议层、应用层）。协议层的代码主要取决于gsensor芯片。

我们要按照操作流程去读写寄存器，就需要考虑I2C接口协议。这就是所谓的物理层，本质就是那些时序。此时要看主机SoC有没有控制器，有控制器时考虑控制器的寄存器，没控制器时要自己软件模拟时序。物理层代码主要取决于主机SoC。

相关的操作函数

gsensor写寄存器：gsensor_i2c_write_reg

gsensor读寄存器：gsensor_i2c_read_reg

gsensor编程：gsensor_initial等