【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

- A( `8 J' ?0 w" |6 M
( n& d& h% S( k6 z+ C& w
, K  v1 ^" g4 S1 s; E    
6 Q4 `6 a- ], ?, U' G1 @& W+ R6 N    图1

    第一节I2C硬件电路
+ |$ Y: ^/ ]; S+ X; x1 h; l    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：
% f3 p6 g- v; R3 O2 Y$ R

   
1 W7 n7 u) B- j3 O8 c) ]    图2
; g& D* H/ z4 ]! h) t0 b

3 F6 x1 u9 A  ~4 n: T% ~
4 |2 N- Q$ p$ z& D3 l7 z+ `    第二节 I2C
4 N# m7 e, f/ C5 Z5 }- P
    2.1 I2C介绍
& T' H8 m! U# l! ]( Y( |  }# k0 T    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。
    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）；
. [  h4 e/ P# h1 u# U0 j; k5 w( s$ ]5 i    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）；
1 W' Z% x" D' d8 R* M& P    时钟同步；
    32字节的发送接收FIFO；
    主机发送与接收操作；
/ b2 @; I5 d$ {9 \  _" Q    7或10位地址，7或10为混合格式发送；
  x6 s5 G. i( g% W3 n' \5 A( n, B    块发送模式；
    默认从地址为0x055；
    中断或者轮询操作模式；
0 H! }4 ]* ^4 O0 ~1 v* l    可编程的数据线保持时间；
9 x. D# l2 t8 f) |! X) R2 V( n
    2.2 寄存器介绍       
# e$ X) s0 v' D2 ?) Y) L        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。
9 J8 p# t- h) a7 @
, Z( u* p6 ~! p0 h8 ~    2.2.1 I2C控制寄存器

0 O1 v$ H, s* M  O' u    
    图3
0 l, [6 @: a) i& p8 X1 x. D6 ?    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’；
$ Z  w* H  q$ {0 b2 n+ x( J    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；
# b! I* \. [0 C    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；
, t4 d5 |, q- }7 E* L1 ?: u    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；
+ {# W" ?+ z3 M1 t( s$ R    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）；
; q" e" E5 _; L+ t" f' Y+ G/ k' T    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’；
1 h5 O5 z+ V; N
    2.2.2 I2C目标地址寄存器
, ]+ U% t3 _' r8 E

2 P3 D0 }/ p$ n3 R    
    图4
7 _+ M1 r3 \" k9 u: U9 K    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；
( u, O; x0 w* B  Y) t8 I% a    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。

    2.2.3 I2C接收发送数据缓存与命令寄存器
+ N0 Z& T5 D$ L2 A

! ~* d1 T7 P- L   
! j; x( l5 x" w, b  e- j    图5
     15:9位：保留不使用；
        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；
        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。
/ x3 N! _* t3 _% ^+ k
    2.2.4 I2C清除TX_ABRT中断

   
% ^7 N$ y" v! N) m* v    图6
5 }9 b/ P% H& W1 Q: z      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。

1 q# W+ {# u+ I+ d" P$ m" P    2.2.5 I2C使能寄存器


   
% q5 H+ l. O$ O; Q/ G; k$ d. [6 e0 A    图7
8 X7 A$ {: r6 `. Q0 O        15:1位：保留不使用；
) A# R8 ^! q1 P' S+ U        0位：控制器使能位；

: J# u& W6 t2 E2 j) t/ k; K    2.2.6 I2C状态寄存器
% f* p! Y$ q7 k5 h: V5 S

. R  Y. E0 @6 S    
    图8
7 E0 T  ?, t& Y# e' Y0 @$ g6 \/ z    15:7位：保留不使用；
/ X' w7 F! b; r    6位：判断从设备是否活动；
3 f4 w! i0 `% R0 t1 d% ~6 b    5位：判断主设备是否活动；
    4位：判断接收FIFO是否全满；
    3位：判断接收FIFO是否为空；
) `9 W1 u5 F4 j9 \: O    2位：判断发送FIFO是否全满；
    1位：判断发送FIFO是否为空；
( s) X* s  I/ h    0位：判断I2C模块是否活动。

; Y' `& J! a' k! L1 H( j' ]0 Y9 ]    2.2.7 I2C接收FIFO数目寄存器
* E0 T) \3 x. \: R9 }/ n
" o, d# ~4 C7 D& [$ e1 [; |    
& A: D5 a5 W# q) C* Q8 b. f    图9
    15:6位：保留不使用；
8 L* W5 |: \* A1 A/ P    5:0位：接收FIFO可以接收多少字节。

    2.2.8 I2C发送异常终止源寄存器
0 \/ q/ D5 F" A4 j. Y: k1 n
. K+ I1 B* c' j
1 ]% n2 J& J- ]% Y& F  A3 N    
    图10
    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；
    13位：当从设备要接收数据时，FIFO中已经有一些数据；
2 x+ g5 h! k+ x8 X. c    12位：失去仲裁；
    11位：当主设备不可用时，用户进行主设备的操作；
+ c  c6 m0 c' R    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；
    9位：重启不可用，但是用户发送一个开始字节；
! m1 c8 E- c: o9 c    8位：重启不可用，但是用户试图在高速模式下发送数据；
: E8 q  K( ^5 G    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；
    6位：主设备在高速模式下，并且被确认；
; b0 w$ D, a: J3 t* X7 C$ q! b    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；
3 u6 p% k8 u" d6 h    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；
- w4 e7 m" |1 u7 |2 I$ \7 h    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；
    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。
3 _$ m1 d; _4 p1 h
    2.3 寄存器配置讲解
( ^+ ^2 V" o. H  N# [* D: [
8 r) Y! W& }3 w. Y* X3 Z/ v    #define CLK_PER_REG                (* ( volatile uint16*)0x50000004)
5 M8 W" [+ F) N    #define I2C_CON_REG                (* ( volatile uint16*)0x50001300)
- a6 i' z$ @* \) d/ }# s  o, p* O    #define I2C_TAR_REG                 (* ( volatile uint16*)0x50001304)
    #define I2C_DATA_CMD_REG           (* ( volatile uint16*)0x50001310)
/ {1 d2 r5 L! {( @    #define I2C_CLR_TX_ABRT_REG         (* ( volatile uint16*)0x50001354)
    #define I2C_ENABLE_REG              (* ( volatile uint16*)0x5000136C)
7 s4 D6 Q: w( ~( V. s6 j    #define I2C_STATUS_REG              (* ( volatile uint16*)0x50001370)
    #define I2C_RXFLR_REG               (* ( volatile uint16*)0x50001378)
    #define I2C_TX_ABRT_SOURCE_REG     (* ( volatile uint16*)0x50001380)
1 z/ h. O" O, T    启动I2C模块的时钟：CLK_PER_REG |= 0x0020;
2 [/ b" [: E: K8 p    I2C的初始化寄存器配置：
' j/ Z2 A4 l! k& l- O' I    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；
        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;
    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);



2 u( T! j! F6 P; x
1 i7 V9 M. x) j% c4 q    第三节 I2C实验
2 y5 x+ J# E" [, L6 g4 N/ C' z
/ i9 M: Q3 x' K1 `& _1 L. I    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。
    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：
    (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：
, t$ R5 k# Y. H' r# U, Q
! g2 j5 z0 R- `  ~* i    
    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

, q$ m. t. [+ ^; k
9 z4 p+ {% n: H- ^$ N# y8 K
   
    图12
    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：
) O+ E3 z* j4 v% J  o    (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：


    图13
/ Z/ B$ H6 `1 y4 F" r    (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：

   
) G/ d" k' a% a& I3 q/ Y( P1 S    图14
* B7 n2 }4 n  d$ t5 y* Y. q  C    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。
5 ?$ R. R$ M& t    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
    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：
, U5 h; g9 \' m6 d- W" i0 X

4 Q- s0 P% m0 C! w! |& T3 `& [1 \

8 M' V. G+ M' U3 H% L, T6 W) `
- V0 o$ q; K6 m, w

   
: y, Z8 d3 h, P3 z0 H6 _, D    图16

7 P- M9 n$ B$ C) A5 z6 k6 W! N1 p
% d5 }0 C" \% C# ^$ ^8 A
    配套资料：http://www.fengke.club
; U+ q8 \4 d  ?3 R1 y; x    套件地址：http://shop115904315.taobao.com/
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