I2C

集成电路总线(I²C)是一种双向、双线串行总线,用于集成电路之间的短距离通信,设备使用分配的总线地址进行通信。

概述

关键特性

双向 2 线串行总线(SDA + SCL)
7 位或 10 位目标寻址
支持多控制器模式

运行模式

模式	速度
标准模式	100 kbps
快速模式	400 kbps
增强快速模式(Fast mode plus)	1 Mbps(支持的最大值)
高速模式	3.4 MHz(不支持)

通信序列

数据包结构: 起始位 → 地址帧(7/10 位)→ 读/写位 → ACK/NACK → 数据帧(8 位)→ 停止位 信号规则:

SCL 为高电平时:SDA 必须保持稳定
SCL 为低电平时:SDA 可以变化
例外:START 和 STOP 序列可在 SCL 为高电平时改变 SDA

各子系统的传输模式

子系统	传输模式	总线速度
Linux	FIFO、CPU DMA、GSI	100 kHz、400 kHz、1000 kHz
Boot	FIFO	100 kHz、400 kHz、1000 kHz
aDSP / Qualcomm TEE / SDC	FIFO	标准

接口组件

设备树源文件

平台	设备树文件
Dragonwing IQ-9075	`arch/arm64/boot/dts/qcom/lemans.dtsi`

API

子系统	头文件
Linux	`include/linux/i2c.h`、`include/linux/i2c-dev.h`
Boot	`boot_images/boot/QcomPkg/Include/i2c_api.h`
aDSP	`adsp_proc/core/api/buses/i2c_api.h`
Qualcomm TEE	`trustzone_images/core/buses/api/i2c/qupv3/i2c_api.h`

软件设备树配置

Linux 设备树示例

i2c21: i2c@b80000 {
   compatible = "qcom,geni-i2c";
   reg = <0x0 0xb80000 0x0 0x4000>;
   #address-cells = <1>;
   #size-cells = <0>;
   interrupts = <GIC_SPI 831 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
   clocks = <&gcc GCC_QUPV3_WRAP3_S0_CLK>;
   clock-names = "se";
   pinctrl-0 = <&qup_i2c21_default>;
   pinctrl-names = "default";
   interconnects = <&clk_virt MASTER_QUP_CORE_3 QCOM_ICC_TAG_ALWAYS
         &clk_virt SLAVE_QUP_CORE_3 QCOM_ICC_TAG_ALWAYS>,
         <&gem_noc MASTER_APPSS_PROC QCOM_ICC_TAG_ALWAYS
         &config_noc SLAVE_QUP_3 QCOM_ICC_TAG_ALWAYS>,
         <&aggre1_noc MASTER_QUP_3 QCOM_ICC_TAG_ALWAYS
         &mc_virt SLAVE_EBI1 QCOM_ICC_TAG_ALWAYS>;
   interconnect-names = "qup-core", "qup-config", "qup-memory";
   power-domains = <&rpmhpd SA8775P_CX>;
   dmas = <&gpi_dma3 0 0 QCOM_GPI_I2C>,
          <&gpi_dma3 1 0 QCOM_GPI_I2C>;
   dma-names = "tx", "rx";
   status = "disabled";
};

GPIO pinctrl:

qup_i2c21_default: qup-i2c21-state {
   pins = "gpio13", "gpio14";
   function = "qup3_se0";
};

QUPAC 访问控制

确保在 QUPAC_Access.c 中设置了正确的协议:

{ QUPV3_0_SE0, QUPV3_PROTOCOL_I2C, QUPV3_MODE_FIFO, AC_HLOS, TRUE, TRUE, FALSE },
{ QUPV3_1_SE5, QUPV3_PROTOCOL_I2C, QUPV3_MODE_GSI,  AC_HLOS, FALSE, TRUE, FALSE },

配置步骤

启用内核配置

编辑 kernel_platform/kernel/arch/arm64/configs/qcom_defconfig:

CONFIG_QCOM_GENI_SE=y
CONFIG_I2C_QCOM_GENI=m
CONFIG_I2C_CHARDEV=m
CONFIG_QCOM_GPI_DMA=m

在设备树中启用 I2C 节点

+&i2c1 {
+    status = "okay";
+};

编译并刷写

编译内核和设备树更改,然后将镜像加载到设备。

验证

检查设备节点

ls /dev/i2c*
# Expected: /dev/i2c-0  /dev/i2c-1  /dev/i2c-16

使用 i2c-tools

# push tools using SCP or similar tools.
scp i2cdetect root@<IP address>:/usr

#Assign permission to execute
chmod 777 i2cdetect

# Scan bus
i2cdetect -y -r 0

# Dump device registers
i2cdump -r 0-0xff 0 0x2b b

# Read register
i2cget -y 0 0x2b 0x04

# Write register
i2cset -y 0 0x2b 0x04 0xFF

调试

启用调试日志

mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

echo -n "file i2c-qcom-geni.c +p" > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
echo -n "file i2c-core-base.c +p" > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
echo -n "file gpi.c +p" > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control

dmesg | grep i2c

启用 I2C 跟踪

echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/events/i2c/enable
cat /sys/kernel/debug/tracing/trace
echo 0 > /sys/kernel/debug/tracing/events/i2c/enable

检查时钟和 GPIO

# Clock status
cat /sys/kernel/debug/clk/clk_summary | grep -i qup

# GPIO pinmux
cat /sys/kernel/debug/pinctrl/*/pinmux-pins | grep -i i2c

故障排除

未检测到 I2C 设备

症状: i2cdetect 未显示任何设备;/dev/i2c-X 不存在。检查设备树状态:

cat /proc/device-tree/soc@0/geniqup@*/i2c*/status
# Should show "okay"

检查内核模块:

lsmod | grep i2c_qcom_geni
modprobe i2c_qcom_geni  # Load if missing

检查时钟:

cat /sys/kernel/debug/clk/gcc_qupv3_wrap0_s1_clk/clk_enable_count

检查 GPIO pinmux:

cat /sys/kernel/debug/pinctrl/*/pinmux-pins | grep -i i2c

I2C 传输超时

症状:

i2c_qcom_geni 984000.i2c: i2c error :-110
i2c_qcom_geni 984000.i2c: timeout: CMD:0x08000000

原因与解决方法:

缺少上拉电阻 — 在 SDA/SCL 上添加 4.7 kΩ 上拉电阻
从设备无响应 — 验证从设备的电源和复位;检查初始化序列
时钟频率错误 — 在设备树中调整 clock-frequency
总线被拉低卡死 — 对设备重新上电,或发送时钟脉冲以释放总线

无效协议错误

症状:

geni_i2c a94000.i2c: Invalid proto 1

步骤:

识别板卡类型:dmesg | grep "CDT Version"
在 QUPAC_Access.xml 中找到平台 ID
验证 QUPAC_Access.c 中设置了 QUPV3_PROTOCOL_I2C、AC_HLOS、bAllowFifo=TRUE、bLoad=TRUE
如有更改,重新构建 TEE 固件

数据损坏

症状: 读取的数据不正确;间歇性失败。解决方法:

降低总线速度
缩短导线长度;添加 22–100 Ω 串联电阻
在设备附近添加去耦电容
使用示波器验证建立和保持时间

DMA 传输失败

症状:

qcom-gpi-dma a00000.dma-controller: gpi_process_xfer_compl_event: error:0x4

解决方法: 验证 CONFIG_QCOM_GPI_DMA=m;检查 DMA 通道分配;确保 DMA 安全的内存对齐。不使用 DMA 进行测试:

&i2c1 {
    /delete-property/ dmas;
    /delete-property/ dma-names;
};

时钟拉伸 / 慢速从设备超时

&i2c1 {
    clock-frequency = <100000>;
    timeout-ms = <1000>;
};

I2C 初始正常,挂起/恢复后失效

检查运行时电源管理(runtime PM)配置,验证电源域依赖关系,并添加适当的挂起/恢复处理程序。

快速诊断命令

ls -l /dev/i2c*                                          # List I2C devices
i2cdetect -y -r 0                                        # Scan bus 0
i2cget -y 0 0x2b 0x04                                    # Read register
dmesg | grep -i i2c                                      # Kernel logs
cat /sys/kernel/debug/clk/clk_summary | grep -i qup     # Clock status
cat /sys/kernel/debug/gpio                               # GPIO config
lsmod | grep i2c                                         # Module status
ls -l /sys/firmware/devicetree/base/soc/i2c*            # Device tree nodes

IQ-9075 EVK

概述

关键特性

运行模式

通信序列

各子系统的传输模式

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软件设备树配置

Linux 设备树示例

QUPAC 访问控制

配置步骤

验证

检查设备节点

使用 i2c-tools

调试

启用调试日志

启用 I2C 跟踪

检查时钟和 GPIO

故障排除

快速诊断命令

资源

IQ-9075 EVK

​概述

​关键特性

​运行模式

​通信序列

​各子系统的传输模式

​接口组件

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​API

​软件设备树配置

​Linux 设备树示例

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​使用 i2c-tools

​调试

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​检查时钟和 GPIO

​故障排除

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通信序列

各子系统的传输模式

接口组件

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软件设备树配置

Linux 设备树示例

QUPAC 访问控制

配置步骤

验证

检查设备节点

使用 i2c-tools

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检查时钟和 GPIO

故障排除

快速诊断命令

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