小小的串口也能当I2C

FT232R作为一个质量比较好的串口，很多搞嵌入式的手头都会有一个，价格在20元左右，支持BITBANG模式也就意味着可以调试I2C，做这个小东西的想法很久了，把手头的FT232串口发挥到极致。每次一个新的I2C传感器或者摄像头的SCCB想要调试总是太麻烦了，还要先写一个单片机或者拿到树莓派上用i2c-tools。终于熬过期末考试，在家休息两天，做好后拖了几天才开始写博客，主要是写了也没什么人会看，一直再考虑是否要当一个UP主，没有写下去的动力，算是沽名钓誉，也是想的分享一下知识有所肯定。
后续还要扩展EEPROM的支持和SPI FLASH的读取和烧写，以后也会坚持更新。

前情提要

上一篇文章：FT232R（FDTI最常用和廉价的芯片之一）的BITABNG三种模式，即为本篇功能实现基础
源码链接：github:rede97/tinyboard-tools

这份代码已经基本实现了i2c-tools，原本是linux上非常实用的工具可惜windows是没有的，可以扫描I2C总线上的所有设备，读取8bit寄存器的数据，16bit还没有实现，我拿了GY91试验了下，发现是没有问题的，手头也没有更多的I2C模块了。

线路连接

TX->SCL，RX<-->SDA，直接连接就可以使用，不需要额外的连接之前想的太复杂了。
，
那两个10K的上拉电阻没有也是可以用的，毕竟这玩意没有开漏输出，之前还搞了一个肖特基二极管把推完变成了开漏输出，还有模有样4.7Kohm上拉电阻，当了回讲究怪。RX用来控制和读取SDA的电平，BITBANG模式是没有办法中途切换输入输出模式的，所以需要两个引脚并到一起，TX用来发生SCL的时钟，接线就是这个样子。

最终成果

这里只接了GY91，参数0是第0个FTDI设备，0x68是MPU9250,0x76是气压计BMP280

PS ~> .\i2cdetect.exe 00  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- 76 --

i2cdump用来扫描0x68设备的寄存器，0x75寄存器who am i也就是0x71。

PS ~> .\i2cdump.exe 0 0x680  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00: c5 ce e0 0e a0 17 25 cf fa f0 fb fd 00 5a 5b 77
10: bf b9 a5 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
20: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
30: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 e3 9c e3 7c cd
40: 6c fa 60 ff 1f 00 3b ff f0 00 00 00 00 00 00 00
50: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
60: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 1f 89
70: 00 00 00 00 00 71 00 15 fa 00 eb 12 00 22 82 00
80: c5 ce e0 0e a0 17 25 cf fa f0 fb fd 00 5a 5b 77
90: bf b9 a5 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
a0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
b0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 e3 9c e3 68 cc
c0: 24 fa 80 ff 15 00 2b ff a0 00 00 00 00 00 00 00
d0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
e0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 21 22
f0: 00 00 00 00 00 71 00 15 fa 00 eb 12 00 22 82 00

原理

配置FT232环境那一部分就不说了，上一篇文章里安排的明明白白，FT232R插上USB就是干！

芯片的配置

0x03对应0b0011，D0(TX-->SCL)和D1(RX<-->SDA)为输出。配制成其他管脚也是没有问题的。同步BITBANG模式都是先读取再输出电平，但是一开始配置为读取就只能读取没办法输出电平了。

ftStatus = FT_SetBitMode(handle, 0x03, FT_BITMODE_SYNC_BITBANG);

实际波特率是写进去波特率的6倍，IO的输出速率并不是真的只有9.6kHz。

ftStatus = FT_SetBaudRate(handle, 9600);

清理RX缓冲区，如果之前的程序退出的时候，接收缓冲的数据没有读取完，这次就会被原模原样读出来，不会被清空的。不清空出了bug我可不负责哦~

FT_Purge(handle, FT_PURGE_RX);

下面是扫描0x68地址的ACK信号判断的MPU9250是否存在，可以照着这个思路理解源码的其他部分。这里I2C序列生成的API可以参考Arduino的API，基本是一致的。
至于为什么使用序列，需要注意的是，FTDI的驱动将序列发送个FT232芯片输出是需要一段时间的，序列不宜太短，这样会降低通信的效率，必须生成一段足够长的序列，然后读回结果然后判断解析。

uint8_t seq[64] = {0}; //波形序列
uint32_t nbytes;
uint32_t idx = i2c_begin(seq, 0x68); // begin序列
idx += i2c_stop(seq + idx); //stop序列
print_wave(seq, idx, 2); //输出WaveDrom支持的序列格式FT_Write(handle, seq, idx, (LPDWORD)&nbytes);
FT_Read(handle, seq, nbytes, (LPDWORD)&nbytes);
print_wave(seq, idx, 2); //输出最终的响应后的序列结果

看看最终的输出结果吧！

# 生成用于输出的序列
1..0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.1
1.0.1.....0..1..0.............10.
# 最终接收到的序列
1..0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.1
1.0.1.....0..1..0...........1..0.

如果数字看起来够直观，就把他转换成时序图，这个图是有WaveDrom生成的，SDAO是第一个要输出的序列，SDAI是读入的第二个序列。I2C的begin是start加上send发送addr|w|ack，send后都会跟一个SDA高电平周期，用来接收从机的ACK，stop是高电平拉高SDA复位I2C总线，具体参考I2C标准。

start信号是将SDA在SCL高电平期间拉低。

然后发送地址0x68和写信号0。

这里是ack信号和stop信号，可以看出这里两个信号的区别，原本SDAO输出的高电平在ACK周期被拉低，说明这个设备地址在I2C总线上是存在的。stop信号则是SCL高电平器件被拉高，stop信号后的电平是需要多发送一个序列才可以读取到的，实际上没有我补充出来了。

如果有帮助的话支持一下

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