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GPIO模拟I2C驱动：软硬件协同实现与性能对比

共计 30 章节
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01
课程导论
I2C总线协议概述 · GPIO模拟I2C的应用场景 · 课程目标与学习路径
课程导论I2C
02
I2C协议基础
I2C物理层特性 · SDA与SCL线 · 开漏输出与上拉电阻
I2C协议基础
03
I2C协议时序
起始条件 · 停止条件 · 数据有效性
I2C协议时序
04
I2C地址与读写操作
7位地址与10位地址 · 读/写位 · 多字节传输格式
I2C地址
05
GPIO基础回顾
GPIO模式配置（输入/输出/开漏） · 上下拉电阻 · 电平输出与读取
GPIO基础回顾
06
软件模拟I2C核心思想
为什么需要软件模拟 · 与硬件I2C控制器的区别 · 位操作基础
I2C软件模拟
07
延时控制与时钟同步
微秒级延时实现 · SCL时钟频率控制 · 时钟拉伸处理
延时控制时钟同步
08
起始条件与停止条件实现
SDA与SCL的时序配合 · 代码实现与波形分析
起始条件停止条件实现
09
数据发送与接收实现
字节发送函数 · 字节接收函数 · MSB先行原则
数据发送接收实现
10
应答信号处理
主机发送ACK/NACK · 从机应答检测 · 异常处理
应答信号处理ACK/NACK
11
完整字节传输封装
组合发送与接收 · 超时机制 · 错误重试策略
完整字节传输封装组合发送
12
多字节读写操作
页写入 · 顺序读取 · 随机读取实现
多字节读写操作页写入
13
Linux内核GPIO操作接口
gpiolib API · gpio_request · gpio_direction_out…
LinuxGPIO
14
内核延时函数
udelay · mdelay · ndelay的使用与精度分析
内核延时函数udelay
15
内核驱动框架
platform driver · 设备树匹配 · probe/remove函数
内核驱动框架platform
16
字符设备驱动接口
file_operations结构 · read/write/ioctl实现
字符设备驱动接口file
17
I2C设备驱动注册
i2c_client · i2c_driver · 设备树节点编写
I2C设备驱动注册
18
硬件I2C控制器驱动
Linux I2C子系统架构 · i2c_adapter · i2c_algorithm
I2C硬件
19
硬件I2C传输流程
i2c_transfer · 消息队列 · DMA支持
I2C硬件
20
性能测试方法论
测试环境搭建 · 测试指标定义（吞吐量 · 延迟
性能测试方法论测试环境搭建
21
软件模拟I2C性能测试
不同频率下的吞吐量 · CPU占用率 · 抖动分析
I2C软件模拟
22
硬件I2C性能测试
标准模式 · 快速模式 · 高速模式下的性能数据
I2C硬件
23
性能对比分析
相同频率下软硬件延迟对比 · 长距离传输稳定性对比
性能对比分析相同频率下软硬件…
24
中断与轮询模式对比
软件模拟I2C的中断优化 · 硬件I2C的DMA优化
轮询模式对比I2C
25
多从机场景性能
总线仲裁开销 · 多设备轮询效率对比
多从机场景性能总线仲裁开销
26
功耗对比分析
软件模拟I2C的功耗模型 · 硬件I2C的低功耗特性
功耗对比分析I2C
27
可靠性对比
信号完整性 · 噪声容限 · 错误恢复机制
可靠性对比信号完整性
28
代码优化技巧
内联函数 · 循环展开 · 寄存器访问优化
代码优化技巧内联函数
29
实际项目案例分析
传感器读取 · EEPROM读写 · OLED显示驱动中的选择策略
实际项目案例分析传感器读取
30
课程总结与展望
软硬件协同设计原则 · 未来趋势（I3C · MIPI I3C）
课程总结软硬件协同设计原…