【开发教程11】疯壳·ARM功能手机-I2C教程

FutureX

I2C教程

——疯壳·开发板系列

/ m# J. s4 P/ O- h: ~' K
$ @5 k* k" Q9 H2 }
5 Z+ f1 O% i# ?6 _0 M: _    
    图1
6 s- ?8 ?& l6 A; r! T: V
    第一节I2C硬件电路
    将P12与P13配置为I2C的两个接口即可，P12与P13已通过排针引出，如下图所示：

  u) f% T8 o' p! \; g' o) |7 E
+ n4 m, }) [; m; m* [    
    图2
9 d5 V. E* ?4 l5 l  v# M

" P. I3 C% ^4 `
) _' U- {# Q! |2 Y+ R& L    第二节 I2C

    2.1 I2C介绍
    I2C总线是一个为系统中电路通信提供支持的可编程控制总线，它是一个软件定义的两线通信协议。
6 Y% h, c2 Q2 V- X4 L, {    两线I2C串行接口包括一个串行数据线（SDA）和一个串行时钟线（SCL）；
    支持两种通信速率，标准模式（0~100Kb/s）和快速模式（小于等于400Kb/s）；
, W- L8 b0 @8 \7 ?8 `5 g7 e+ ~    时钟同步；
1 D. R' t3 Q+ G2 Q    32字节的发送接收FIFO；
4 c5 Q5 b7 K3 K5 c5 D. T* ?    主机发送与接收操作；
! f7 `; s9 y; g; a5 X/ P    7或10位地址，7或10为混合格式发送；
    块发送模式；
    默认从地址为0x055；
    中断或者轮询操作模式；
0 s! Z; S8 K" G) o3 ]    可编程的数据线保持时间；
7 Y5 U9 D) f/ t  I; v
0 q: o& n- n2 ^" f, P* d1 Q6 P- ^  e    2.2 寄存器介绍       
1 h7 v$ y  d- C! g8 @1 x        I2C相关的寄存器比较多，所以我们只介绍常用的寄存器，其它的可以参考官方数据手册AD14580_DS_v3.1.pdf，位于目录：..\WT开发板\硬件资料。

5 X7 G% E; k$ X$ m, v3 n    2.2.1 I2C控制寄存器

; Y3 n6 K8 }( _5 f    
' H" S1 m! p' I3 G* Y4 B    图3
    15:7位：保留不使用；
    6位：I2C从设备使能位，’0’表示从设备使能，’1’表示从设备不可用，该位不一定要软件设置，但是要保证如果该位为’0’则该寄存器的第0位也为’0’；
$ `/ }" |5 Q* q" G" H    5位：当作为主设备时，是否发送重启条件，’0’表示不可以，’1’表示可以；
1 Z& L- H: O. `& {; s7 q8 z; @    4位：作为主设备时，决定以7位地址还是10位地址开始发送，’0’表示7位地址，’1’表示10位地址；
6 e- T3 ]# {. X( Z2 D3 G6 t* `    3位：作为从设备时，决定以7位地址还是10位地址开始发送，’0’表示7位地址，’1’表示10位地址；
% Q/ R6 Y) g4 K    2:1位：I2C通信速度选择，1表示标准速度（100Kbit/s），2表示快速（400Kbit/s）；
    0位：I2C主设备使能，’0’表示主设备不可用，’1’表示主设备使能，要保证如果该位为’1’则该寄存器的第6位也为’1’；
' J1 {+ s- R0 z; |
( Y) K: j: ?5 Q) _    2.2.2 I2C目标地址寄存器


, T( H1 I  D7 A. b: S    
    图4
    15:12位：保留不使用；
    11位：该位决定软件是否进行广播或者开始字节命令，’0’表示忽略第10位GC_OR_START并且正常使用IC_TAR；
    10位：如果第11位设置为’1’，则该位表示控制器是否进行广播或开始字节命令，’0’表示发送广播地址，之后只能进行写操作，如果进行读操作则导致TX_ABRT置位，控制器一直停留在广播模式，直到第11位被清除，’1’表示发送开始字节；
    9:0位：这是主设备发送的目标地址，如果发送广播则该位被忽略，CPU只需要写一次这些位；注意如果目标地址与从设备地址相同则存在回路，但是FIFO为主从共用，所以完全回路是可行的，只支持单方向的回路，一个主设备不能给自己发送数据只能发送给从设备。
3 N7 J2 H4 C! i) G! S9 b) ^
    2.2.3 I2C接收发送数据缓存与命令寄存器

: d9 k( K# }/ d4 d5 H: D" G
: c  }+ N: g$ w1 v( p5 z& G   
    图5
1 N. {. J" C. r1 @: f     15:9位：保留不使用；
2 Q3 [( f1 B+ F8 L7 ^        8位：读写控制位，作为从设备时不能控制方向，只能作为主设备时使用，’0’表示写，’1’表示读；
- _5 y( ]9 l0 N% U0 p        7:0位：存储I2C总线上发送或接收的数据，如果你正在操作该寄存器并且要进行读操作则该位被忽略，如果你读该寄存器则该位存储的是接收到的数据。

% {' [6 p, w6 q0 P' i    2.2.4 I2C清除TX_ABRT中断

$ q- a& t; p4 I, _. W$ `; n    
    图6
      15:1位：保留不使用；
        0位：清除发送异常停止位，读该位则清除发送异常停止中断位，和发送异常停止源寄存器位。同时发送FIFO从刷新/复位状态中释放出来，可以允许更多写入。
, M. J2 L" |/ H& \8 ^9 h7 D8 B
    2.2.5 I2C使能寄存器
+ i9 O& |) ^  Q1 Z3 v
6 F5 V8 s7 n! u2 E+ C' q  ^
. S6 O9 q' O& _/ E$ f- \  u. C    
3 J2 G% O" L6 F+ j    图7
3 w8 E6 p: m- D$ r- s        15:1位：保留不使用；
        0位：控制器使能位；

    2.2.6 I2C状态寄存器
" b4 ^( {) F& q+ _' g0 h
7 T2 Q0 B$ L" X1 r+ _
# h+ T$ D+ P# V3 Y# h+ ^$ `    
    图8
  ^  ]. z& F! O) o    15:7位：保留不使用；
: h( o/ y* h: j) [6 O& \! w7 i    6位：判断从设备是否活动；
( j6 g. G0 s! A& S# k* G; G% {    5位：判断主设备是否活动；
+ s2 r, q9 u; `/ i/ p    4位：判断接收FIFO是否全满；
    3位：判断接收FIFO是否为空；
    2位：判断发送FIFO是否全满；
    1位：判断发送FIFO是否为空；
. g, _$ Z$ I' o    0位：判断I2C模块是否活动。

3 V! ], ^: u% R# I% S$ |    2.2.7 I2C接收FIFO数目寄存器
' G5 }; h/ p5 k  N5 C0 E' J8 a3 ~, U+ J
   
    图9
1 N" o+ m; F  {2 T3 X2 s+ K    15:6位：保留不使用；
    5:0位：接收FIFO可以接收多少字节。

  v. ~1 w. G( G3 T' f% f7 D. `. |    2.2.8 I2C发送异常终止源寄存器

9 w, b# ~3 ~* \4 N9 }) E, x1 @
4 I0 q& _$ I9 k# a' L- Z# d    
4 |- _" \) x+ C* s3 ], n    图10
+ e" i6 M6 i' b. a# Z4 |4 j: b    15位：当主设备需要发送数据时，却进入读数据状态；
    14位：当发送数据时，从设备丢失总线；
6 [' J2 d- ^, s% K6 W    13位：当从设备要接收数据时，FIFO中已经有一些数据；
    12位：失去仲裁；
$ d/ E- P. m( R3 L8 E* B, a    11位：当主设备不可用时，用户进行主设备的操作；
    10位：重启不可用，并且主设备在10位地址模式下发送读命令；
. f. q6 o4 f8 R; L    9位：重启不可用，但是用户发送一个开始字节；
    8位：重启不可用，但是用户试图在高速模式下发送数据；
! y* N9 b) l8 P. l' h    7位：主设备已经发送了一个开始字节，并且开始字节被确认；
4 b5 A1 B5 D" A( `    6位：主设备在高速模式下，并且被确认；
    5位：主设备控制器广播之后进行读操作；
    4位：主设备发送广播，但是没有从设备确认；
    3位：只有主设备有效，主设备已经发送地址，并确认，但是发送数据得不到确认信号；
/ J! W3 A! s$ S  q) h: n    2位：主设备使用10位地址模式，10位地址的第二个字节没有被任何从设备确认；
    1位：主设备使用10位地址模式，10位地址的第一个字节没有被任何从设备确认；
9 a8 V9 g3 w& v( o    0位：主设备使用7位地址模式，但是没有被任何从设备确认。
, ?, k6 H0 B& M  Q7 L2 V/ u2 X
& J' c6 h" u# U; W1 a% W/ r- U# c    2.3 寄存器配置讲解

    #define CLK_PER_REG                (* ( volatile uint16*)0x50000004)
    #define I2C_CON_REG                (* ( volatile uint16*)0x50001300)
) i' l9 C" i: q. A1 D: j) J* I  `# I    #define I2C_TAR_REG                 (* ( volatile uint16*)0x50001304)
" J1 X2 [' v8 E4 a  |    #define I2C_DATA_CMD_REG           (* ( volatile uint16*)0x50001310)
3 |: y: G) z6 L/ w    #define I2C_CLR_TX_ABRT_REG         (* ( volatile uint16*)0x50001354)
    #define I2C_ENABLE_REG              (* ( volatile uint16*)0x5000136C)
    #define I2C_STATUS_REG              (* ( volatile uint16*)0x50001370)
    #define I2C_RXFLR_REG               (* ( volatile uint16*)0x50001378)
' h! e( e* D6 l& q' a    #define I2C_TX_ABRT_SOURCE_REG     (* ( volatile uint16*)0x50001380)
    启动I2C模块的时钟：CLK_PER_REG |= 0x0020;
9 [9 F3 T# w/ A) M( a& E$ p    I2C的初始化寄存器配置：
    先关闭I2C控制器， I2C_ENABLE_REG=0x00；
        设置为主模式，关闭从模式，可以重复开始，速度设置为快速，地址为7位模式(0x0000000001100101)， I2C_ CON _REG =0x0065；
9 E+ j% w5 @0 I' Q; b        设置目标设备地址为0x51， I2C_TAR_REG =0x51；
        打开I2C控制器， I2C_ENABLE_REG=0x01；
        等待控制器准备好，while( (I2C_STATUS_REG & 0x20) != 0 );
    读取地址为0x98处的一个字节，先发送地址I2C_DATA_CMD_REG = 0x98;等待发送完毕while((I2C_STATUS_REG&0x0002)==0);发送读指令I2C_DATA_CMD_REG = 0x0100; 等待发送完毕while((I2C_STATUS_REG&0x0004)==0);之后等待数据接收完毕while(I2C_RXFLR_REG == 0);读取接收缓冲区的数据即为接收数据rx_data = I2C_DATA_CMD_REG;
, ^- P* ^( R/ \    向地址为0x98处写入一个字节0xaa，先发送地址I2C_DATA_CMD_REG = 0x98;等待发送完毕while((I2C_STATUS_REG&0x0002)==0);发送数据I2C_DATA_CMD_REG = 0xaa; 等待发送完毕while((I2C_STATUS_REG&0x0004)==0);
' [6 Y2 K& r9 p# @( z
! G+ Y$ P; B* v( d. m
9 I5 p7 v9 o3 B9 L1 L% A
/ \/ f( {8 C6 P0 K
6 @) ?) B+ M# S7 B  g6 P    第三节 I2C实验
) m# C' V) t! |9 u" ?9 P
0 e4 m6 g& h# ]! W    实验需要使用的模块有：手机开发板底板，Jlink调试工具，杜邦线、心率体温模块、3.7V锂电池或Mocro USB线。
6 j, F4 \0 N4 Z2 B1 h$ X( z    将心率体温模块通过杜邦线连接到主控底板上，连接方式如下：
, H9 e/ V* z0 Q6 _6 C    (1)心率体温模块一端主需要使用杜邦线连接心率体温模块的3V3、GND、SCL、SDA四个引脚，如下图所示：

   
    图11
    (2)手机主控板一端需要使用杜邦线连接J4的2个引脚以及J10的两个引脚与心率体温模块的引脚一一对应，如下图所示
  Y2 N2 f: v$ g  j* W/ F
. [5 w0 ~4 b& C  i4 B
4 G0 F- @7 t# A' V' t( J0 U
7 t3 x  ]3 q4 H! {. ?2 I    
* P2 r! _# L. ~; L0 o  ^    图12
- M9 ]* `! v! K, H    使用JLINK通过杜邦线连接手机蓝牙位于手机主控底板，连接方式如下：
/ W$ `' z  q! d' S; w! g% K    (1)JLINK一端只需要使用杜邦线连接JLINK的SWC、SWD、GND三个引脚，如下图所示：
8 r7 P3 k" J2 c2 C
/ ]+ l7 M5 Z2 D4 _9 E
    图13
    (2)手机蓝牙一端需要使用杜邦线连接上方右侧的J3三个引脚，与JLINK的连接引脚一一对应，分别为SWC-->SWCLK、SWD-->SWDIO、GND-->GND，如下图所示：

   
    图14
, J+ ^' w( E  F3 E, {7 x; O6 D: ^    将JLINK插上电脑的USB接口，连接好之后给手机主控底板供电，详细的介绍可以参考《如何上电》教程，路径为：..\WT_Mobile\0.从这里开始\0.开机测试。
$ a5 n4 G3 y! V+ o0 d5 ~$ q    打开I2C实验的Keil工程i2c_eeprom.uvproj，位于目录：
    ..\WT_Mobile\1.初级教程\DA14580\5_初级_I2C\projects\target_apps\peripheral_examples\i2c\i2c_eeprom\Keil_5，如下图所示：

   
    图15
& S; p# n- ]* z9 _/ D3 v    在KEIL中编译源代码，点击DEBUG，然后点击全速运行，在存储温度数据的变量下方打上断点，当程序运行到断点时就会停止。将该变量添加进变量查看窗口中，可以看到温度值，如下图所示：
, h0 ]5 f2 ^. H


5 P0 e9 I# ^5 i" |
4 ~2 N; @5 x9 F+ c1 `
- e! z$ \/ _1 W

   
1 P# p! D8 j: ]8 F" b' S) d    图16
1 k) `( \3 j. K  r: |& _
* J+ x4 f) c6 e* i1 |) k- u
% O; K! b5 D# U; m, b% x1 v. w. e
+ X, G# s/ m& `    配套资料：http://www.fengke.club
- k0 K7 {( e& k    套件地址：http://shop115904315.taobao.com/
    文件下载请点击： I2C教程.pdf (1.53 MB, 下载次数: 0)

2022-6-27 19:33 上传

点击文件名下载附件
下载积分: 威望 -5

, M+ Z5 V; x& b% Y

mnfvbnk

ARM用的都是MDK软件，还可以在线仿真，很方便