# I2C 使用说明 ## 概述 K230 SoC 集成了 5 个 Synopsys DesignWare I2C 控制器，具体信息如下： | I2C 控制器 | 基地址 | 默认时钟频率 | 默认状态 | |------------|------------|--------------|----------| | I2C0 | 0x91405000 | 100kHz | disabled | | I2C1 | 0x91406000 | 400kHz | disabled | | I2C2 | 0x91407000 | 400kHz | disabled | | I2C3 | 0x91408000 | 400kHz | disabled | | I2C4 | 0x91409000 | 400kHz | disabled | > **注意**：所有 I2C 控制器默认状态均为 `disabled`，需在设备树中启用后方可使用。 ## 设备树配置 ### 设备树别名配置 在设备树的 `aliases` 节点中定义 I2C 总线别名，便于内核和其他设备树文件引用。 **CanMV-K230 开发板示例：** ```dts aliases { serial3 = &uart3; i2c0 = &i2c4; // 对应 /dev/i2c-0 i2c1 = &i2c3; // 对应 /dev/i2c-1 mmc0 = &mmc_sd0; mmc1 = &mmc_sd1; }; ``` **说明：** - 别名名称（`i2c0`、`i2c1`）由内核或板级配置定义 - 别名指向具体的 I2C 控制器节点（`&i2c4`、`&i2c3`） - 内核会根据别名创建对应编号的 I2C 总线，设备节点可通过 `&i2c0` 引用 - 此方式提高了设备树的可移植性，板级配置更改时无需修改所有引用 ### 启用 I2C 控制器 ```dts &i2c2 { status = "okay"; pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&i2c2_pins>; clock-frequency = <400000>; // 400kHz 快速模式 }; ``` ### 配置引脚复用 ```dts &iomux { i2c2_pins: i2c2_pins { pins = K230_IO11, K230_IO12; function = "alt3"; bias-pull-up; }; }; ``` ### 添加 I2C 设备节点 在启用的 I2C 总线下添加设备节点： ```dts &i2c2 { status = "okay"; // 示例：添加 24C02 EEPROM eeprom@50 { compatible = "atmel,24c02"; reg = <0x50>; }; // 示例：添加温度传感器 TMP102 tmp102@48 { compatible = "ti,tmp102"; reg = <0x48>; }; }; ``` ### CanMV-K230 完整配置示例 参考文件：`arch/riscv/boot/dts/canaan/k230-canmv-01studio.dts` ```dts // 初始化别名 aliases { serial3 = &uart3; i2c0 = &i2c4; i2c1 = &i2c3; mmc0 = &mmc_sd0; mmc1 = &mmc_sd1; }; // 引脚配置 &iomux { i2c2_pins: i2c2_pins { pins = K230_IO11, K230_IO12; function = "alt3"; }; }; // 启用 I2C3（用于 LT9611 HDMI 桥接） &i2c3 { status = "okay"; lt9611: hdmi-bridge@3b { compatible = "lontium,lt9611"; reg = <0x3b>; reset-gpios = <&gpio0_ports 22 GPIO_ACTIVE_HIGH>; interrupt-parent = <&gpio0_ports>; interrupts = <23 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>; }; }; // 启用 I2C4 &i2c4 { status = "okay"; }; ``` ## 用户空间操作 ### 列出 I2C 总线 ```bash i2cdetect -l ``` 输出示例： ```bash [root@canaan ~]# i2cdetect -l i2c-1 i2c Synopsys DesignWare I2C adapter I2C adapter i2c-2 i2c Synopsys DesignWare I2C adapter I2C adapter i2c-0 i2c Synopsys DesignWare I2C adapter I2C adapter ``` ### 扫描 I2C 设备 ```bash i2cdetect -y -r -a 2 ``` 输出示例： ```bash 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: 50 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- ``` ### 读取寄存器 ```bash # 读取单个字节：从 I2C 总线 2 上地址为 0x50 的设备，读取偏移量为 0x00 的数据 i2cget -y 2 0x50 0x00 # 读取指定寄存器的字节数据（b = byte） i2cget -y 2 0x50 0x01 b # 读取字数据（w = word，16 位） i2cget -y 2 0x50 0x00 w ``` ### 写入寄存器 ```bash # 写入单个字节 i2cset -y 2 0x50 0x00 0x55 # 写入字数据（w = word） i2cset -y 2 0x50 0x00 0x1234 w ``` ### 设备文件接口 I2C 设备在 `/dev/` 中以以下形式出现： ```bash ls -l /dev/i2c-* ``` 输出示例： ```bash crw-rw---- 1 root i2c 89, 0 Jun 10 10:00 /dev/i2c-0 crw-rw---- 1 root i2c 89, 1 Jun 10 10:00 /dev/i2c-1 ``` ## 编程示例 ### C 语言示例 ```c #include #include #include #include #include #include #include void print_usage(const char *prog) { printf("Usage: %s [I2C_BUS]\n", prog); printf(" -h, --help Show this help message\n"); printf(" I2C_BUS I2C bus device (default: /dev/i2c-0)\n"); } int main(int argc, char *argv[]) { // 解析 -h 参数 for (int i = 1; i < argc; i++) { if (strcmp(argv[i], "-h") == 0 || strcmp(argv[i], "--help") == 0) { print_usage(argv[0]); return 0; } } int file; char *filename = "/dev/i2c-0"; if (argc > 1) { filename = argv[1]; } // 打开 I2C 设备 file = open(filename, O_RDWR); if (file < 0) { perror("Failed to open i2c device"); return -1; } printf("Scanning I2C bus: %s\n", filename); printf("Address Device\n"); printf("------- ------\n"); printf("\n7-bit addresses (0x00-0xff):\n"); // 扫描所有 0x00 到 0xFF 的地址 for (int addr = 0x00; addr <= 0xFF; addr++) { // 设置从设备地址 if (ioctl(file, I2C_SLAVE, addr) < 0) { continue; } // 尝试读取 1 个字节 // 此操作是安全的，不会影响设备状态 unsigned char buf[1]; int result = read(file, buf, 1); // 如果读取成功，说明设备存在 if (result == 1) { printf(" 0x%02X Present\n", addr); } } printf("\nNote: 0x78-0x7F are reserved addresses.\n"); close(file); return 0; } ``` ### Python 示例 #### 使用 Adafruit Blinka busio ```python import time import sys import board import busio def main(bus_num=0): """Scan I2C devices on specified bus.""" # SCL and SDA pins for different I2C buses print(f"Hello Blinka! Using I2C bus {bus_num}") _, scl, sda = board.pin.i2cPorts[bus_num] i2c = busio.I2C(scl, sda) while not i2c.try_lock(): pass try: devices = i2c.scan() print(f"I2C devices found on bus {bus_num}: {[hex(i) for i in devices]}") finally: i2c.unlock() if __name__ == "__main__": bus = 0 if len(sys.argv) > 1: if sys.argv[1] in ["-h", "--help"]: print("Usage: python pi_busio_i2c.py [bus_num]") print(" bus_num I2C bus number (default: 0)") print(" 0 - I2C0 (SCL/SDA)") print(" 1 - I2C1 (SCL1/SDA1)") print(" 2 - I2C2 (SCL2/SDA2)") sys.exit(0) bus = int(sys.argv[1]) main(bus) ``` #### 不使用库扫描设备 ```python #!/usr/bin/env python3 import fcntl import sys I2C_SLAVE = 0x0703 def i2c_scan(bus_num=0): with open(f"/dev/i2c-{bus_num}", "r+b", buffering=0) as f: print(f"Scanning I2C bus {bus_num}:") print("Address Device") print("------- ------") for addr in range(0x00, 0x100): try: fcntl.ioctl(f.fileno(), I2C_SLAVE, addr) f.read(1) # 尝试读取一个字节 print(f" 0x{addr:02X} Present") except: pass if __name__ == "__main__": if len(sys.argv) > 1 and sys.argv[1] in ["-h", "--help"]: print("Usage: python i2c.py [bus_num]") print(" bus_num I2C bus number (default: 0)") print(" -h, --help Show this help message") sys.exit(0) bus = 0 if len(sys.argv) > 1: bus = int(sys.argv[1]) i2c_scan(bus) ``` ## 相关文件 - 设备树文件: `arch/riscv/boot/dts/canaan/k230.dtsi` - 平台驱动: `drivers/i2c/busses/i2c-designware-platdrv.c` - 核心驱动: `drivers/i2c/busses/i2c-designware-core.h` - Kconfig: `drivers/i2c/busses/Kconfig`