【疯壳·ARM开发教程9】ARM功能手机-I2C教程

FutureX

ARM功能手机

——疯壳·开发板系列

I2C教程  

: B5 L; J/ q/ g+ y. d" ]* B& p( X+ I9 {

# H% L& f& R1 M

    图1

* n2 l: v- X) s8 x    第一节I2C硬件电路
- O* f4 t! i+ _0 M8 ~9 X    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：

' c: G& `: t1 Z0 n5 ?% `
   
6 `7 ]" ~4 \* S) i) ]& q9 W7 Q3 Z    图2
) a- I, d9 @: X4 f


    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。
    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）；
' S2 N7 q9 @3 J$ [2 P4 ~    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）；
' f" c7 j* f) |7 Y# b7 E    时钟同步；
% z9 C6 c' ]3 \8 m' p, S    32字节的发送接收FIFO；
  W) ~6 x! ^" I5 W! l6 N+ T    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；
    块发送模式；
7 ~& F% h$ k* [' I    默认从地址为0x055；
    中断或者轮询操作模式；
8 _  ^( z2 u, y8 c! W7 H0 u    可编程的数据线保持时间；

    2.2 寄存器介绍       
7 w( C7 K4 L- `; M- f4 N        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。

    2.2.1 I2C控制寄存器
" O$ h$ e8 r0 c" S" N9 }" b
$ l8 s2 Q0 F; J8 q* W: T    
    图3
: k& t' u- f" \- L8 I3 |    15:7位：保留不使用；
' z) M7 `9 u" K  u2 \    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；
% j$ Q9 f" O, _4 d; m9 i' 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；
+ |$ M. }0 {/ K% D- _    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’；
& q; m  M/ z' a" @9 y8 G: f
; B4 b+ B8 X$ K7 F+ v+ g! o, h6 g  H    2.2.2 I2C目标地址寄存器

! P- J6 t. Q% v8 L- r3 N
   
    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。
/ o, R: v+ ]$ C1 X: \: H; ]/ U0 Q
    2.2.3 I2C接收发送数据缓存与命令寄存器

+ n6 w+ I) V" R$ s4 a
   
2 Q  ]% I) C* Q; _' B4 z    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。

    2.2.4 I2C清除TX_ABRT中断
  E  _: {1 Z" W6 n
   
    图6
      15:1位：保留不使用；
7 f/ Z' V4 v! b5 E& d        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

) c" C, |# k  v: e# O
/ F) u1 {2 g  m% L( \    
    图7
% E( ?8 X0 T5 S$ T/ ~+ a        15:1位：保留不使用；
        0位：控制器使能位；
) R2 ?1 Q2 s9 y& q7 ~  B
9 F3 k5 a0 l( u' Y) C    2.2.6 I2C状态寄存器
- l' v- I, k$ y7 w

0 B; V: w7 S3 {: c: t    
    图8
    15:7位：保留不使用；
" S0 S& p% f' N: M  v5 Q* W    6位：判断从设备是否活动；
3 T7 L# ]$ B1 Z    5位：判断主设备是否活动；
    4位：判断接收FIFO是否全满；
" Y  E% w/ q7 ?: t3 ]7 w    3位：判断接收FIFO是否为空；
" `# \) E& B9 l) Y. `/ g! @! l$ {    2位：判断发送FIFO是否全满；
    1位：判断发送FIFO是否为空；
" a! D6 _; w' H    0位：判断I2C模块是否活动。

8 q0 Z0 T; ~( ?4 V/ C    2.2.7 I2C接收FIFO数目寄存器
0 l5 O/ H0 G8 s: h0 d* p; X( k
   
. i; O; j  |- T+ ^9 }( ]# |    图9
7 ~/ [- t3 T: h! P    15:6位：保留不使用；
! }* A9 P1 I, v( R' h" H( G    5:0位：接收FIFO可以接收多少字节。

! l  Q' z% i  w. r1 L    2.2.8 I2C发送异常终止源寄存器
" \! g, z. j' s
' l! g, I3 `/ j- l: N' G
- C" W8 p3 {  K% V1 A% P/ D2 ^4 Q    
    图10
" ~! j8 c; e4 O+ @( s    15位：当主设备需要发送数据时，却进入读数据状态；
3 n( y2 s) J1 o    14位：当发送数据时，从设备丢失总线；
" C6 P/ l6 n, w% a* S) I1 W8 i    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；
    11位：当主设备不可用时，用户进行主设备的操作；
- k0 g) w  l* S  z2 z- t. O    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；
; }& O, b9 b) e+ x    9位：重启不可用，但是用户发送一个开始字节；
- P! h- k+ q/ a7 ?1 I    8位：重启不可用，但是用户试图在高速模式下发送数据；
7 W9 W. M# u. s6 v) e+ e" {    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；
- k4 X6 W; M- C7 V5 a9 I    6位：主设备在高速模式下，并且被确认；
2 H% {7 N7 |/ }) c) C" ~    5位：主设备控制器广播之后进行读操作；
" U% `; H( F9 [  B2 u( A    4位：主设备发送广播，但是没有从设备确认；
; {- S# a$ u% Z3 s! h& O    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；
* E$ E: x- e7 N7 }  R; {    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
  ^- c( P# L: V/ z$ b, u7 S. E
5 |4 L& r8 c& }- Q; i    #define CLK_PER_REG                (* ( volatile uint16*)0x50000004)
    #define I2C_CON_REG                (* ( volatile uint16*)0x50001300)
    #define I2C_TAR_REG                 (* ( volatile uint16*)0x50001304)
    #define I2C_DATA_CMD_REG           (* ( volatile uint16*)0x50001310)
    #define I2C_CLR_TX_ABRT_REG         (* ( volatile uint16*)0x50001354)
! @  q6 \4 i: k% R6 B; p# {    #define I2C_ENABLE_REG              (* ( volatile uint16*)0x5000136C)
& u/ Y, s) n. P" o    #define I2C_STATUS_REG              (* ( volatile uint16*)0x50001370)
  ]- ~& N) T. k% O  G  k    #define I2C_RXFLR_REG               (* ( volatile uint16*)0x50001378)
# @. a4 e" |, |# _$ e' H    #define I2C_TX_ABRT_SOURCE_REG     (* ( volatile uint16*)0x50001380)
; V# @- L& g0 Z& Y. X! C    启动I2C模块的时钟：CLK_PER_REG |= 0x0020;
7 }- ~& L3 e6 ^9 Q- h* y% O    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；
3 x. N; G. O, k1 j        设置目标设备地址为0x51， I2C_TAR_REG =0x51；
        打开I2C控制器， I2C_ENABLE_REG=0x01；
% J# E+ P4 [8 X; B        等待控制器准备好，while( (I2C_STATUS_REG & 0x20) != 0 );
( g) R' w( N! R1 h- G    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;
# a1 l& Q( k7 X; G# \3 H. |    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);
, A4 l3 S) h& b& ^  L
% F6 s5 n9 W$ a7 `. N0 q( m: C3 \* Q


6 U' O3 H( [) T) P  T. e5 s! p4 T* n    第三节 I2C实验
5 _" J/ E  s9 Z! s, O. i$ ]
: `1 J. c7 {8 g6 {    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：
2 D  ^! i  y. j! g9 H# M& K' |
6 c: v8 Z+ _9 Y$ G5 Q    
- Q0 ^7 l. M& E. T    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

6 c' J; M: h- L0 P* q2 ^
4 b) g9 C; M3 ^8 |' d) c
( h# g. m, {& l( k3 r  O    
    图12
  O* k' v# F7 w    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：
$ f" l3 e( O% c! S3 V& P    (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：
4 O/ F. l  u3 t3 T' i1 ~
/ d' }4 V+ {% o4 j+ k3 ^& P/ q& S    
$ o- O1 n, S0 \6 p. e    图13
( `8 o! f! X: ?    (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：
+ N' n9 |; n+ W
4 ^' x$ _  y( x0 F! J    
# l# P: W7 P$ Y4 d9 `0 I) g2 z9 J    图14
2 u; i/ c! N3 r9 @! U" N    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。
% i$ R1 }  S3 h    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：

9 r7 D, R) j* h% E' n2 }   
# a! L( |& p3 C! z! j& ~8 v, `- e    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：
$ b0 t! g* B! k# j& z
0 c% X- K6 K. U- T$ r" w

0 u' l' w# o; _* ?, T1 b


4 r, F, ?9 g' W. o- m
5 R0 v3 K- D/ D' I' W/ X3 v2 ~    
    图16
/ m& A, t6 h$ L$ O0 F7 |, ?: S



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2022-9-1 11:07 上传

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1 T7 @  }6 ?. W, O% ~
" W/ a9 q$ u$ `

VIC56

很好，说得很细致。