I2C设备调试及波形分析

I2C设备调试及波形分析分类：硬件知识2013-04-0222:441483人阅读评论(2)收藏举报i2cspec：TheAcknowledgesignalisdefinedasfollows:thetransmitterreleasestheSDAline(Wei:putSDAat1state)duringtheacknowledgeclockpulsesothereceivercanpulltheSDAlineLOWanditremainsstableLOWduringtheHIGHperiodofthisclockpulse(Wei:ifthehighofclockisholdon,SDAiskeptatLOW!!)(seeFigure4).Set-upandholdtimes(specifiedinSection6)mustalsobetakenintoaccount.WhenSDAremainsHIGHduringthisninthclockpulse,thisisdefinedastheNotAcknowledgesignal.我的波形：80C51，NAK波形。WhenSDAremainsHIGHduringthisninthclockpulse,thisisdefinedastheNotAcknowledgesignal.设备调试及波形分析最新在开发OLED屏驱动，需要用到I2C总线，下面大体上讲解一下I2C设备的调试及波形分析，为大家做一些参考，由于刚涉及这部分内容，因此有什么错误的，还请赐教~一、概要I2C总线只需要两条线，一条SDA数据线，一条SCL时钟线；根据这两条线的高低电平、上升沿、下降沿就可以实现主机与I2C设备的通讯；其中有：（1）I2C总线相关传输开始条件：SCL处于高电平，SDA下降沿时；传输接收条件：SCL处于高电平，SDA上升沿时；传输数据：开始传输后，SCL处于高电平时，SDA的数据为所传输的数据；回应：当传输完一个字节后，I2C设备需要回应一个ACK，这样主机才继续发送；因此回应信号是在传输完8bit后的下一个数据位（SDA值），当SDA为0表示有回应，为1表示没回应；正常I2C总线的数据是：Start+I2Cdeveceid+R/W+ACK+Data（firstbyte）+ACK+...+Data（n）+ACK+Stop（2）I2C设备相关设备地址：有7位和10位两种，具体见I2C设备芯片的DataSheet，由于目前用到的是7位，因此下面主要针对7位讲述；在讲I2C设备地址是有可能有两种说法，主要是用8位表示还是用7为表示，比如对于我的OLED来说，当用8位表示时则为0x78地址，当用7位时则为0x3c（即0x78右移1为），在驱动中用0x78还是用0x3c要看具体平台的I2C总线驱动，我在AMLOGIC平台上用的是0x78，而在MV平台上用的是0x3c；寄存器reg：一般的I2C设备芯片都有带reg，一般在传输正式的数据之前需要先传输reg地址，比如我的OLED来说，在传控制命令时需要先发送0x00的reg地址，在传输数据时需要发送0x40的reg地址；二、调试及波形分析一般当我们拿到一个I2C设备时，就必须涉及到驱动的编写，就比如对于OLED来说，就要用编写OLED驱动，这样我们才能控制它，对于OLED屏来说，第一步也是最重要的一步就是点亮它；当我们做完这一步，那后面剩下的就只是细节问题了；”万事开头难“，这句话真的不假，对于OLED来说，如何才能点亮，我们该怎么调试呢？当我们写完OLED驱动，但OLED屏还是不亮，可能问题会出现在哪？是硬件问题还是软件问题？；若为软件问题，那会是I2C总线驱动问题，还是我们I2C设备驱动有问题？那么我们该如何判断问题出现位置呢？这就需要我们对I2C总线上的数据进行分析；那么下面我将详细讲述如何获取和分析I2C总线上的数据；（1）示波器对于I2C总线的数据，我们要用到示波器，这样我们才能抓取到信号，而且必须同时采集SDA和SCL的数据；该如何抓取呢？我这边的方式是将示波器调成边下降沿触发模式（因为开始信号是SDA下降沿），并且设置成单次模式（这样抓取完一次就会stop，便于我们数据分析）；（2）波形由于我的OLED设备的地址是0x78(8位)，而第一次我必须将OLED设置成off状态，通过命令表可以查到，必须发生0xAE，而刚刚有讲到在发送命令前必须先发送寄存器reg地址，即0x00；于是我发送的数据为0x78+0x00+0xAE；下面是我用示波器抓取到的波形：分析（其中黄色的为SDA信号，浅蓝色为SCL信号）：从上述波形中我们可以读取到数据依次是：01111000000000000101011100；即：0111100(7位OLED设备地址)+0(读写为，0为写，1为读)+0（ACK回应）+00000000（寄存器reg）[phone](0xAEOLEDoff命令)；（这里还有一点我还没弄明白就是reg后没有回应，还望大家不吝赐教）下面当我来随便发送一个地址时，比如当我发送0x56（8位地址），测到的波形如下：分析：从波形可看出数据依次为：010101101即0101011（设备地址）+0（读写位）+1（NACK无应答），由于没有相应的I2C设备因此无应答ACK信号，于是就停止传输；三、总结由以上可知，可以通过查看I2C总线数据来确认跟踪I2C设备，已更好地确定是软件问题还是硬件问题；用示波器对单片机I2C时序进行图形波形分析的试验小结I2C的概念原理网上都有就不说了，这里只把我把两个开发板通过I2C通讯的调试经验记录分享一下。I2C要求要有一个主设备，负责发起请求和控制时钟；其它为从设备，通过设备ID地址来识别并响应主设备请求。主从设备要轮流控制SDA。一开始我没搞明白这一点，直接加了写I2C数据代码，然后用示波器在SDA和SCL脚测量，却只能找到些凌乱的波形，没有预期的效果。后来把从设备接上，两边写好代码，互相有了响应，这才在示波器上看到波形。这里我找了一个主设备往从设备写数据的例子，代码如下：charbuf[128];intlen;strcpy(buf,..huz_hello_i2c/n);len=strlen(buf);//deviceid:0x3cwrite_i2c(0x3c,buf,len);接收端的代码比较简单，就不贴了。将示波器的X和Y分别接到SDA和SCL，得到波形并分析如图：从图中可知时序如下：1.由主机发起，在SCL为高电平时，SDA由高到低切变，形成开始信号；2.接着是7位地址和一位读写标志，这里7位地址为0111100，即0x3c，正是我们代码中设置的地址ID；最后一位为0表示写操作；3.接着在下一个时钟，主机以高电平状态释放SDA，这时从机响应，将SDA拉低了；4.接着是两个8位数据00101110与响应，即0x2E，正是“.”号的ASCII码，符合预期输出；5.还有其它数据和最后的停止位，图中被截掉了。从图中可知，纵向一格是200mV，则SDA和SCL的电平大概就是350mV；由于信号笔上设置了信号x10，因此实际电平应该大概是3.5V（理论上应该是3.3V）。横向一格是25us，10个时钟周期大概用了4格，即4x25us=100us，平均每个时钟周期是10us，可算出传输频率为1/10us=100,000/s，即100kbps。另外，对于读从设备内容，基本流程是主设备先往从设备写一个命令，然后再输出读取命令，然后才由从设备发送数据。过程类似，不再具体分析了。下图示例中，主机先向从机写了一个地址命令，然后重新开始并进入读取周期。