I2C

内部集成电路总线（I²C）是一种双向两线串行总线，用于集成电路之间的短距离通信，设备通过分配的总线地址进行通信。

概述

主要特点

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

工作模式

模式	速率
标准模式	100 kbps
快速模式	400 kbps
快速模式增强版	1 Mbps（支持的最大速率）
高速模式	3.4 MHz（不支持）

通信时序

数据包结构： Start → 地址帧（7/10 位）→ R/W 位 → ACK/NACK → 数据帧（8 位）→ Stop 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 序列可以在 SCL 为高电平时改变 SDA

按子系统划分的传输模式

子系统	传输模式	总线速率
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/sa8775p.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";
+};

编译并烧写

编译内核和设备树变更，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

# Install
sudo apt update && sudo apt install i2c-tools

# 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

检查时钟与 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

故障排查

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 /sys/firmware/devicetree/base/soc/i2c@984000/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 — 确认从设备电源和复位；检查初始化时序
时钟频率错误 — 在设备树中调整 clock-frequency
总线卡死在低电平 — 对设备重新上电，或发送时钟脉冲以释放总线

协议无效错误

症状：

geni_i2c a94000.i2c: Invalid proto 1

步骤：

确定板卡类型：dmesg | grep "CDT Version"
在 QUPAC_Access.xml 中查找平台 ID
确认 QUPAC_Access.c 中设置了 QUPV3_PROTOCOL_I2C、AC_HLOS、bAllowFifo=TRUE、bLoad=TRUE
如做了修改，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：

降低总线速率
缩短线缆长度；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时间和保持时间

DMA 传输失败

症状：

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

解决方法： 确认 CONFIG_QCOM_GPI_DMA=m；检查 DMA 通道分配；确保内存对齐满足 DMA 安全要求。在不使用 DMA 的情况下测试：

&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 初期正常但在挂起/恢复后失败

检查运行时 PM 配置，验证电源域依赖关系，并添加正确的挂起/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

主要特点

工作模式

通信时序

按子系统划分的传输模式

接口组件

设备树源文件

API

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

检查时钟与 GPIO

故障排查

快速诊断命令

资源

​概述

​主要特点

​工作模式

​通信时序

​按子系统划分的传输模式

​接口组件

​设备树源文件

​API

​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

​检查时钟与 GPIO

​故障排查

​快速诊断命令

​资源

概述

主要特点

工作模式

通信时序

按子系统划分的传输模式

接口组件

设备树源文件

API

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

检查时钟与 GPIO

故障排查

快速诊断命令

资源