一、IIC的概念

        I²C（Inter-Integrated Circuit），中文名为“集成电路总线”，是一种由 Philips 公司（现 NXP）在 1980 年代推出的串行通信总线协议。它广泛应用于嵌入式系统中，用于连接低速外设，比如 EEPROM、实时时钟（RTC）、传感器、OLED 显示屏等。

二、I²C 总线结构

I²C 是一种同步、半双工的串行通信方式，其核心由以下两个信号组成：

信号	功能说明
SCL（Serial Clock Line）	时钟信号，由主机产生，控制数据传输节奏
SDA（Serial Data Line）	数据信号，双向传输，用于发送和接收数据

三、I²C 的电气特性与总线驱动方式

3.1 推挽输出（Open-Drain）

包含两个互补的 MOSFET（或三极管）：

• 上管（P-MOS）：连接 VCC → 引脚
• 下管（N-MOS）：连接 引脚 → GND

当输出高电平时，上管导通，下管关闭，引脚被“推”到高电平；
当输出低电平时，下管导通，上管关闭，引脚被“拉”到低电平。

3.2 开漏输出（Open-Drain）

开漏输出只包含一个下拉的 N-MOS 管，没有上拉部分：

• 当 MOS 管导通 → 引脚接地（输出低电平）
• 当 MOS 管关闭 → 引脚处于高阻态（悬空），无法主动输出高电平

3.3 线与特性

当一个芯片输出高电平，真实的引脚电平。由外界芯片，上下拉电路决定

四、I²C 通信协议基础

4.1起始与停止条件

• 起始条件（Start Condition）：SCL 高电平时，SDA 由高变低。
• 停止条件（Stop Condition）：SCL 高电平时，SDA 由低变高。

4.2数据传输格式

I²C 每次传输 8 位数据，以字节为单位。每个字节后紧跟一个应答位（ACK/NACK）。

• 主机发送数据 → 从机应答（ACK）
• 从机发送数据 → 主机应答（ACK）

4.3地址帧

每次通信开始时，主机先发送一个地址帧，包含：

• 7 位从机地址（或 10 位）
• 1 位读写标志（0=写，1=读）

五、i.MX6ULL 中的 I²C 控制器

寄存器	功能
I2CR（I2C Control Register）	控制 I²C 工作模式、使能、速度等
I2SR（I2C Status Register）	当前状态（如是否忙、是否收到 ACK）
I2DR（I2C Data Register）	数据收发缓冲区
I2ADR（I2C Address Register）	设置从机地址（可选）

六、I²C 读写工作流程

6.1 I²C 初始化 (i2c_init)

引脚复用配置：将 UART4 的 RX/TX 引脚复用为 I²C1 的 SDA 和 SCL。

引脚电气配置：设置引脚为开漏输出模式，并配置上拉电阻、驱动强度等。0x10B0 这个值通常包含了开漏使能（ODE）和上拉使能（PUS）等位。

void i2c_init(I2C_Type *base)
{
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA,1);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL,1);

    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_RX_DATA_I2C1_SDA, 0x10B0);
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART4_TX_DATA_I2C1_SCL, 0x10B0);

    base->I2CR &= ~I2CR_IEN;
    base->IFDR=0x15;
    base->I2CR |= I2CR_IEN;
}

6.2 I²C 写操作 (i2c_write)

流程步骤：

1.初始化：配置引脚为开漏模式，设置上拉电阻，使能I²C控制器
2. 发送起始信号：主机发起START
3. 发送设备地址：发送7位从机地址+写标志(0)
4. 发送寄存器地址：发送要写入的寄存器地址
5. 发送数据：依次发送要写入的数据字节
6. 发送停止信号：主机发送STOP结束通信

void i2c_write(I2C_Type *base, unsigned char dev_addr, unsigned short reg_addr, int reg_len, unsigned char *data, unsigned int len )
{
    int stat = 0;
    //0. 清除IAL、IIF, 
    base->I2SR &= ~(I2SR_IAL | I2SR_IIF);
    //1. 设置为发送模式
    base->I2CR |= I2CR_MTX;
    //2.start信号
    base->I2CR |= I2CR_MSTA;

    //3.发送从机地址及数据流向位
    base->I2DR = ((dev_addr << 1) | 0);
    stat = wait_i2c_iif(base);
    if (stat != 0) goto stop;

    //4.发送从机寄存器地址
    int i=reg_len-1;
    for (; i >=0; i--)
    {
         base->I2DR = (reg_addr >> (i * 8))& 0xFF;
         stat = wait_i2c_iif(base);
         if (stat != 0) goto stop;
    }
    for (i=0; i < len; i++)
    {
        base->I2DR = data[i];
        stat = wait_i2c_iif(base);
         if (stat != 0) goto stop;
    }

stop:
    //发送stop信号
    base->I2CR &= ~I2CR_MSTA;
    while ((base->I2SR & I2SR_IBB) != 0)
    {
        //设计超时机制
    } 

}

6.3 I²C 读操作 (i2c_read)

1. 初始化：同写操作
2. 发送起始信号：主机发起START
3. 发送设备地址(写)：发送7位从机地址+写标志(0)
4. 发送寄存器地址：发送要读取的寄存器地址
5. 发送重复起始信号：主机发起RESTART
6. 发送设备地址(读)：发送7位从机地址+读标志(1)
7. 接收数据：主机接收从机返回的数据
8. 发送停止信号：主机发送STOP结束通信

void i2c_read(I2C_Type *base, unsigned char dev_addr, unsigned short reg_addr, int reg_len, unsigned char *data, unsigned int len)
{
    int stat=0;

    base->I2SR &= ~(I2SR_IAL | I2SR_IIF);

    base->I2CR |= I2CR_MTX;
    //2.start信号
    base->I2CR |= I2CR_MSTA;

    //3.发送从机地址及数据流向位
    base->I2DR = ((dev_addr << 1) | 0);
    stat = wait_i2c_iif(base);
    if (stat != 0) goto stop;

    //4.发送从机寄存器地址
    int i = reg_len - 1;
    for (; i >= 0; i--)
    {
        base->I2DR = (reg_addr >> (i * 8)) & 0xFF;
        stat = wait_i2c_iif(base);
        if (stat != 0) goto stop;  
    }
    //5.重发start
    base->I2CR |= I2CR_RSTA;

    //6.发送从机地址及数据流向位
    base->I2DR = ((dev_addr << 1)|1);
    stat = wait_i2c_iif(base);
    if (stat != 0) goto stop;

    //7.设置为接受模式
    base->I2CR &= ~I2CR_MTX;
    //8.设置应答模式
    if (len >1)
    {
        base->I2CR &= ~I2CR_TXAK;
    }else {
         base->I2CR |= I2CR_TXAK;
    }
    //9.触发一次伪读read_buff
    data[0]=base->I2DR;

    for (i=0; i < len; i++)
    {
        stat = wait_i2c_iif(base);
        if (i== len-2)
        {
            base->I2CR |= I2CR_TXAK;
        }
        if (i==len-1)
        {
            base->I2CR |= I2CR_MTX;
        }
        data[i]=base->I2DR;
        if (stat != 0) goto stop;
    }

stop:
    //发出stop信号
    base->I2CR &= ~I2CR_MSTA;
    while ((base->I2SR & I2SR_IBB) != 0)
    {
        //设计超时机制
    } 
}