3. Sensor I2C接口规范：常见Sensor的从机地址与寄存器读写时序

在RK平台驱动开发中，I2C通信是连接主控与Sensor最常用的物理层协议。理解Sensor的I2C接口规范，包括从机地址、寄存器映射以及读写时序，是进行故障排查的基础。本章将系统梳理IMU、温湿度、光感这三类典型Sensor的I2C规范差异，并给出标准时序分析。

3.1 I2C从机地址：7位与8位之争

Sensor的I2C从机地址通常由器件型号和外部引脚电平共同决定。驱动开发中最大的混淆点在于7位地址与8位地址的表示差异。

3.2 寄存器读写时序标准模型

所有I2C Sensor的寄存器读写都遵循“先写寄存器地址，再读写数据”的复合帧格式。以下为标准时序模型：

下面通过SVG图展示标准单字节读写时序的波形抽象：

3.3 常见Sensor I2C规范对比

不同Sensor的I2C接口在从机地址、寄存器位宽、最大速率、是否支持多字节读写等方面存在差异。下表汇总了RK平台开发中常见的Sensor型号：

3.4 IMU Sensor典型寄存器读写流程

以ICM-20602为例，IMU Sensor的I2C访问通常包含以下步骤：

1. 上电延迟：VDD上电后需等待至少10ms，等待内部上电复位完成。
2. 读WHO_AM_I寄存器（地址0x75）：验证从机地址和通信链路是否正常，期望值0x12。
3. 写电源管理寄存器（PWR_MGMT_1，地址0x6B）：清除休眠位，写入0x00唤醒Sensor。
4. 配置采样率与量程：写SMPLRT_DIV（0x19）和GYRO_CONFIG（0x1B）等寄存器。
5. 读取数据寄存器：从ACCEL_XOUT_H（0x3B）开始连续读取14字节（加速度+温度+陀螺仪）。

3.5 温湿度Sensor特殊时序：命令触发模式

与IMU不同，部分温湿度Sensor（如SHT30）采用命令触发模式，主机需要先发送特定命令码，Sensor才会启动测量并返回数据。SHT30的典型读写流程如下：

/* SHT30 单次测量命令：0x2C 0x06 */
/* 写命令时序 */
uint8_t cmd[2] = {0x2C, 0x06};
i2c_master_send(client, cmd, 2);  // 发送命令，无寄存器地址

/* 等待测量完成（约15ms） */
mdelay(15);

/* 读取6字节数据：温度高8位 + 温度低8位 + CRC + 湿度高8位 + 湿度低8位 + CRC */
uint8_t buf[6];
i2c_master_recv(client, buf, 6);  // 直接读取，无需指定寄存器地址

3.6 光感Sensor：中断寄存器与轮询模式

光感Sensor（如APDS-9930）通常支持中断输出和轮询读取两种模式。其I2C寄存器访问具有以下特点：

• 控制寄存器（0x80）：使能ALS和Proximity功能，写入0x0F开启所有功能。
• 中断标志寄存器（0xE0）：读取后自动清除中断状态。
• 数据寄存器（0x14-0x17）：ALS数据为16位，分两个8位寄存器存储。
• 多字节读取：支持从起始地址连续读取，地址自动递增。

下面通过SVG图展示APDS-9930的I2C寄存器空间布局：

3.7 多字节读写与Burst模式

为提高数据读取效率，大多数Sensor支持Burst模式（多字节连续读取）。驱动中应优先使用多字节传输，减少I2C总线开销。

3.8 常见I2C时序故障与排查方向

基于上述接口规范，Sensor I2C通信故障可归纳为以下几类：

• 从机地址不匹配：7位/8位混淆、ADDR引脚电平配置错误、地址冲突（多设备共用总线）。
• 寄存器地址错误：16位地址只发送了8位、地址未左移、寄存器映射版本不匹配。
• 时序违规：SCL频率超过Sensor最大速率、START条件保持时间不足、STOP条件建立时间不够。
• NACK响应：从机忙（如温湿度Sensor正在转换）、地址错误、总线被拉死。
• 数据错位：多字节读取时字节顺序错误（大端/小端）、CRC校验失败（温湿度Sensor常见）。