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讀電路圖（Schematic）

Datasheet 告訴你「這顆晶片怎麼用」（見 spec），電路圖告訴你「這顆晶片在這塊板子上怎麼接」。移植感測器時，device tree 裡要填的 bus 編號與 slave address，答案全在電路圖裡。

I2C topology（匯流排拓樸）​

第一件事是把整張板子的 I2C 樹畫出來：哪條 bus 從 BMC 的哪個控制器出來、中間經過哪些 mux、最後掛了哪些裝置。

BMC SoC
├─ I2C0 ── PSU1 (0x58) ── PSU2 (0x59)
├─ I2C5 ── PCA9548 mux (0x70)
│            ├─ ch0 ── TMP75 (0x48)  風扇板
│            ├─ ch1 ── TMP75 (0x49)  風扇板
│            └─ ch2 ── EEPROM (0x50) 風扇板 FRU
└─ I2C7 ── TMP75 (0x4c) 進風口
         ── EEPROM (0x51) 主板 FRU

bus 編號的對應​

電路圖上的 I2C7 不保證等於 Linux 的 /dev/i2c-7。Linux 的編號取決於 device tree 裡 aliases 節點的宣告與註冊順序。確認方式：

i2cdetect -l
i2c-7   i2c    Aspeed I2C Bus 7    I2C adapter
i2c-8   i2c    i2c-7-mux (chan_id 0)   I2C adapter

輸出裡的描述字串會標明它是哪個實體控制器、或是哪個 mux 的哪個 channel。mux 底下的每個 channel 在 Linux 看來都是一條獨立的 bus，會拿到新的編號，這是新手最容易搞混的地方——電路圖上是「I2C5 的 mux channel 0」，Linux 上卻叫 i2c-8。

I2C mux​

一條 I2C bus 上的位址只有 128 個（7-bit），而且同型號的晶片位址範圍有限（TMP75 只有 8 個），所以板子上會用 mux（如 PCA9548，8 選 1）擴展。

  • Mux 本身也是一顆 I2C 裝置（常見 0x70–0x77），BMC 先寫它的暫存器選擇 channel，之後的交易才會被轉送到該 channel。
  • Linux 的 i2c-mux 框架會自動處理切換，driver 不必自己管。
  • device tree 裡 mux 節點底下每個 channel 是一個 i2c@N 子節點，裝置再掛在裡面。

Mux 之後的位址可以重複——這正是用 mux 的主要原因。上面例子裡兩顆 TMP75 若不透過 mux，就必須用不同位址。

Address table（位址表）​

板廠通常會附一張 I2C 位址表，是移植時最重要的參考。核心欄位：

欄位說明
Bus掛在哪條 I2C（要再對應成 Linux 編號）
Device晶片型號
7-bit addressLinux / device tree 使用的格式
8-bit address含 R/W bit 的格式，datasheet 常用
Mux / Channel若在 mux 後面
用途這顆量什麼

7-bit vs 8-bit 位址​

這是 I2C 最經典的混淆點。

I2C 在線上實際傳的第一個 byte 是「7-bit 位址左移一位，最低位放 R/W 旗標」：

線上傳輸:  A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 R/W

所以同一顆裝置會有三種寫法：

寫法TMP75 (A2A1A0=100)
7-bit address0x4C
8-bit write address0x98（0x4C << 1）
8-bit read address0x99（0x4C << 1 | 1）

Linux（device tree 的 reg、i2cdetect、i2cget）一律用 7-bit。datasheet 與電路圖則常寫 8-bit。看到位址大於 0x77 就要警覺——7-bit 位址不可能超過這個範圍，八成拿到的是 8-bit 版本，除以 2 才對。

Timing（訊號時序與電氣）​

電路圖上還要確認幾件會影響能不能通訊的事：

上拉電阻​

I2C 是 open-drain，SDA/SCL 必須有上拉電阻才能拉回高電位。電路圖上會標明阻值（常見 2.2kΩ / 4.7kΩ / 10kΩ）。

  • 阻值太大：上升緣太慢，高速時抓不到正確位準 → 讀值間歇性錯誤或整條 bus 讀不到。
  • 阻值太小：驅動電流過大，超出晶片規格。
  • 一條 bus 只該有一組上拉。多塊板子串接時，若每塊板子各有一組，等效阻值會變得太小。

速度​

模式時脈
Standard mode100 kHz
Fast mode400 kHz
Fast mode plus1 MHz

device tree 用 clock-frequency 設定，必須取這條 bus 上所有裝置支援的最低值。有一顆只支援 100kHz，整條 bus 就只能跑 100kHz。

&i2c7 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <100000>;
};

電壓域​

板上常同時存在 3.3V 與 1.8V 的裝置。跨電壓域必須有 level shifter（如 PCA9306），電路圖上會畫出來。若漏看而直接接，會讀不到或損壞晶片。

上電順序​

有些裝置要等自己的電源 rail 起來才會回應 I2C。若 BMC 開機比主機電源早（正常情況就是如此），太早去讀會失敗。這也是為什麼有些感測器要等主機開機後才 probe 得到——相關的電源時序由 CPLD 控制，見 cpld。

對照電路圖填 device tree​

以「電路圖顯示 TMP75 掛在 I2C7、A2A1A0 接 100（位址 0x4c）」為例：

&i2c7 {
    status = "okay";
    clock-frequency = <100000>;

    tmp75@4c {
        compatible = "ti,tmp75";
        reg = <0x4c>;
    };
};

若在 mux 後面：

&i2c5 {
    status = "okay";

    i2c-switch@70 {
        compatible = "nxp,pca9548";
        reg = <0x70>;
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;

        i2c@0 {
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;
            reg = <0>;

            tmp75@48 {
                compatible = "ti,tmp75";
                reg = <0x48>;
            };
        };
    };
};

驗證流程見 sensor_porting。

參考​