【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

! w/ G$ E: ]" A2 h  F+ F

   
    图1
: [: @% x  c; f7 j5 I  X! M- S
    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：
9 {, R( G8 T+ f. V
9 D: t1 O9 S" s/ e) t# @( i& E
   
  d' c: p% p1 W; ~; j) m    图2
4 f- b2 [- `& l* [

  \  o- J- S3 p% D2 i5 j
    第二节 I2C
7 w! ?$ i( C6 ], A! O5 q
* N5 d/ S& W, U    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。
1 l2 ?% C% K- C3 V3 @2 a/ v    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）；
$ \9 i. N, P+ k    时钟同步；
    32字节的发送接收FIFO；
$ o9 Y( G& F& t6 k' H% z2 k9 ]    主机发送与接收操作；
    7或10位地址，7或10为混合格式发送；
8 d' |5 e1 X2 Z8 L3 d    块发送模式；
; S5 V7 @% i, a9 f  ]9 D  r: D1 ~    默认从地址为0x055；
    中断或者轮询操作模式；
    可编程的数据线保持时间；
" `# `2 h) [' K: P# L
    2.2 寄存器介绍       
1 c, O8 W4 ?9 N/ h9 h        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。

: s2 r, i% x- X1 z- q3 C" [. J, @0 f/ x    2.2.1 I2C控制寄存器
8 n& j" a( p1 E* Z' i6 I4 L% e
- m8 [3 q3 d2 V2 G    
4 E* K( J2 u' @4 c* K6 x    图3
) h, ?" X, C: Q& a4 D: f2 s" q    15:7位：保留不使用；
0 y" _/ g. k; Y1 C    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；
    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；
    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；
& n9 u0 q# y( I9 w) b* X& s    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’；

    2.2.2 I2C目标地址寄存器
* L8 O, R5 j$ Y, B  r

   
    图4
4 U. o+ \, ?' s- b4 n0 Z    15:12位：保留不使用；
- k* O4 v4 k9 _* U) w/ e    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；
- F* n$ Q3 p3 m+ j4 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。

! [: h8 @. I8 n* q! Y) L, u    2.2.3 I2C接收发送数据缓存与命令寄存器
" z2 V, {" m3 L- {

" C2 ^2 Z* m1 `* J   
. h0 `  T) ^) K# k- _  p# L$ W    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；
# ?6 b  I: x- h. ?        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。

* ^1 x2 Q9 j) l* e- L% z1 d    2.2.4 I2C清除TX_ABRT中断
4 y, a' F* W: }8 v7 ~( E% k
4 d2 f+ }) q) G& H# K    
3 B3 m3 {+ x) X  D+ G    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。

    2.2.5 I2C使能寄存器
& X9 w6 _7 O2 J; }

   
    图7
2 r5 o, \0 x- f        15:1位：保留不使用；
) @# E; ]1 g: _        0位：控制器使能位；
) C0 `0 x& O6 e
! T7 D% p! ?7 O9 u# g    2.2.6 I2C状态寄存器
9 v: \( X" B3 d7 y" L$ g% Y$ f
* e0 {9 B5 u& W) y
# L- _/ n5 g- c' a7 B    
, T2 ]% Y0 a/ ^0 A* }    图8
. Z; N- r9 ^- X' Z    15:7位：保留不使用；
    6位：判断从设备是否活动；
' p6 y8 Q1 ]- O; K    5位：判断主设备是否活动；
6 q# j) a) O" b* U. `; L    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；
9 v( Z9 Q! T2 X" V- I! c7 u& j- ]# _    1位：判断发送FIFO是否为空；
    0位：判断I2C模块是否活动。
! l* q8 V) c0 P% i% \5 d7 `
    2.2.7 I2C接收FIFO数目寄存器
4 |: ?$ b; U# ]" v/ u
* ~6 |# a+ j; R' A$ p    
$ p5 }5 {$ Q; j3 _: B  ~    图9
7 G. j+ ?. F' ^6 r8 ]1 i" |/ i    15:6位：保留不使用；
, t0 P; k( d8 C; J$ P" d* `    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

1 ?1 j1 D$ w' P& s+ V8 {
5 Z! p6 P/ e5 `; i- s    
& s3 A  Z* t4 v* }* a( g9 E    图10
! o/ I2 l+ X6 y1 G0 l% ]! P  ~2 a: P* L    15位：当主设备需要发送数据时，却进入读数据状态；
" S; e' A: H3 C  b/ O0 r; X+ V    14位：当发送数据时，从设备丢失总线；
" _" |* x8 m) a% g" e* m    13位：当从设备要接收数据时，FIFO中已经有一些数据；
# ~4 V9 F- y4 o    12位：失去仲裁；
4 S, F  t% x/ T5 `, N    11位：当主设备不可用时，用户进行主设备的操作；
' V" M( z* w8 w% e, z! }    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；
& B; ~# z# }; D0 ]+ {5 v    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；
9 V" w4 t1 v: S2 F& i0 i% O    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；
$ Y" F7 h9 Z# I2 r. W% _  ^3 Y    6位：主设备在高速模式下，并且被确认；
, |2 u4 v! l$ e    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；
    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；
& i1 M  ~6 I1 F) W/ `- B  Z# }  A$ V' J    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。

    2.3 寄存器配置讲解
8 m6 {2 ~, y1 r+ x) h; S
    #define CLK_PER_REG                (* ( volatile uint16*)0x50000004)
    #define I2C_CON_REG                (* ( volatile uint16*)0x50001300)
0 L/ f$ w) R( u# B! y* n' ^6 J    #define I2C_TAR_REG                 (* ( volatile uint16*)0x50001304)
    #define I2C_DATA_CMD_REG           (* ( volatile uint16*)0x50001310)
- }' J& F5 O4 v0 n. C    #define I2C_CLR_TX_ABRT_REG         (* ( volatile uint16*)0x50001354)
& S3 e, j$ M2 Y    #define I2C_ENABLE_REG              (* ( volatile uint16*)0x5000136C)
5 [: j* \* n8 F5 j% p7 c    #define I2C_STATUS_REG              (* ( volatile uint16*)0x50001370)
    #define I2C_RXFLR_REG               (* ( volatile uint16*)0x50001378)
    #define I2C_TX_ABRT_SOURCE_REG     (* ( volatile uint16*)0x50001380)
    启动I2C模块的时钟：CLK_PER_REG |= 0x0020;
% C6 c/ e9 N' `, m" q: I* R    I2C的初始化寄存器配置：
6 U+ R: l" v$ S: t( `0 ^/ A! t    先关闭I2C控制器， I2C_ENABLE_REG=0x00；
( D, d8 @- v5 T0 t        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；
' Q( S$ d' ?1 _        设置目标设备地址为0x51， I2C_TAR_REG =0x51；
+ S/ w* j8 q- @& ]" M        打开I2C控制器， I2C_ENABLE_REG=0x01；
        等待控制器准备好，while( (I2C_STATUS_REG & 0x20) != 0 );
" q$ S, ^3 r7 G' r: V    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);



, \/ L6 f% I+ {
    第三节 I2C实验

( S5 _# U- ?. j    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。
3 j2 x# h+ t$ y$ n2 v& |9 r    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：
0 |! L1 Y# Y) @, G* j) W    (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：
7 c  k2 T; t$ U: V) N/ O
   
6 }* `: x* c2 R$ S% q6 h& i    图11
$ @1 H3 q0 e% F7 e4 X/ G5 P    (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


8 ?7 A& q; `, P0 R, a/ ]3 h' x
   
& ^* y" x9 v' R& A/ }3 @    图12
3 l3 B# j/ k, Q6 |9 x4 i* q    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：
' l# g; M9 @8 {: `    (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：
, i) W0 E" C- R9 Q7 j  N) `

$ @, [- f. W% i1 V) m4 ~2 r* D. D, b    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：
1 o- J6 F+ {0 [5 s2 b+ p
   
: X$ m6 Y' F5 M    图14
    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。
1 m6 [1 n# J# a5 V    打开I2C实验的Keil工程i2c_eeprom.uvproj，位于目录：
  a; n6 }" D8 g% h8 m' I    ..\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：
  l) G' V% t) C' ]0 ?9 H
8 \8 I' X& l2 U, E3 n    
    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：

9 O' K1 n1 P' ~, j+ s8 m  V  ^$ d& m7 u
: D8 B* i) u! _8 p
, r: H) ^/ S! b, N  ^! g

" z% k: l1 r2 E2 L* `! |. j
( }* ^! ~4 w& h( t% i
2 y, _  m) W! [- V" k& @( n5 |    
    图16
. I8 Z& Q3 O8 k% q# h. k
  t5 ]) H7 r4 `6 B8 X

  h9 k; B0 d$ A; h( L& i4 ^  y    配套资料：http://www.fengke.club
    套件地址：http://shop115904315.taobao.com/
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2022-6-27 19:33 上传

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ARM用的都是MDK软件，还可以在线仿真，很方便