【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  

- w$ c& |9 L" n8 f
- s9 ~! |( ~+ N    图1
. @3 K+ }0 {  n8 O7 ^
. g, U( w! s- k. L% G; H+ k    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：
2 @3 S' \" u# |* `
2 K! Y6 ]3 @( \- L/ q/ d6 l& ]2 z
" k) B$ u' j; ]% |" s+ j8 G    
    图2
$ ?; S0 L. F; J5 [' j  |( [
" t# Z1 E6 @2 w

    第二节 I2C

. t4 o" C, Y  z; K3 H' t1 @    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）；
8 {2 s3 [  E1 t( K    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 r8 X% L* |- r% P5 l% q    时钟同步；
' p0 |4 S) J3 t3 M; V1 j    32字节的发送接收FIFO；
    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；
    默认从地址为0x055；
    中断或者轮询操作模式；
4 Y* C* n) m& f8 ]+ E    可编程的数据线保持时间；

, S) Q2 o, c1 ]9 D$ D& @9 B    2.2 寄存器介绍       
        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。

$ D; u$ I0 z3 u4 _) i    2.2.1 I2C控制寄存器
' I" T, i7 ?& J8 B9 m+ i6 M2 J
   
    图3
9 [; Y0 A# J5 _" B    15:7位：保留不使用；
/ \7 \. @( F: C3 G/ O9 c3 s    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’；
8 e: a- L! ^& t    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；
& D- A/ S- J5 ]( F    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；
    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’；
( \0 M5 i- p4 w8 g) N/ @5 K) ?0 l
3 Y8 R( n  g' G4 q0 @    2.2.2 I2C目标地址寄存器
, R( @/ x* J; J' S/ N

& o$ }4 W9 _1 I    
1 [! H4 u; z# f! W* {/ D( Q    图4
    15:12位：保留不使用；
; n' s1 H& L; L/ V    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；
* J: r+ w- L' ?" Z    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。
* Z, |: ]# X( _8 ]- L. J7 u
% ^+ [1 J& L* U5 ]3 c6 n    2.2.3 I2C接收发送数据缓存与命令寄存器
6 w/ q$ B) R# E# O9 L5 n

: ^* k8 D# j' H5 M    
; b+ L7 U' E& c4 R) E$ p  L    图5
5 n) y5 h* K3 c! v     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。
+ R( K# @' v7 _+ S4 U- L
0 \; _- L) d5 w4 w* }' U$ |    2.2.4 I2C清除TX_ABRT中断

   
2 e7 ~, M: J- e$ S- _4 X    图6
      15:1位：保留不使用；
/ r1 q) D" A- z# R& }  U; k1 ~        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。
% I9 e; d* |4 Z& }
' W" P$ z; [6 n+ \    2.2.5 I2C使能寄存器


: u- V. P- h( M( I    
    图7
' U, `8 r3 \! f) A        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
9 H2 u9 _2 v8 `2 n% \" g9 ~7 f

  @* l3 _- ~0 [0 u/ M, H; ~    
    图8
3 M- e4 W) K, s8 n3 V8 n5 p    15:7位：保留不使用；
    6位：判断从设备是否活动；
    5位：判断主设备是否活动；
    4位：判断接收FIFO是否全满；
% r" L/ s( K$ R, x1 H    3位：判断接收FIFO是否为空；
    2位：判断发送FIFO是否全满；
9 A" V: c8 c1 p7 k    1位：判断发送FIFO是否为空；
1 X- C. ~6 b* o) s! |    0位：判断I2C模块是否活动。

    2.2.7 I2C接收FIFO数目寄存器

   
. X4 n; k+ y  C    图9
    15:6位：保留不使用；
    5:0位：接收FIFO可以接收多少字节。
5 s) a4 P& \3 A0 r7 f
* t+ I9 k. E, c! w! W    2.2.8 I2C发送异常终止源寄存器
% c" s( H& G2 L0 r; y. m/ q4 d
5 [+ F/ d# c. M0 m5 D
   
    图10
7 ?- x$ _7 K: W    15位：当主设备需要发送数据时，却进入读数据状态；
7 E; I  e. z. d0 w1 o" U    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；
, I0 Z: T0 V! V( Q. x    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；
    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；
: ]- N' k) Q6 }; }+ G3 }: o/ _    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；
    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；
* F2 n7 Y8 I- t: l# N    5位：主设备控制器广播之后进行读操作；
: b) G' t6 t7 w3 b7 X8 y- k/ ~- p    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；
    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；
( {' N0 {; I+ e7 }" [3 {    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。
7 Q. j3 f. Z! x) m* G
    2.3 寄存器配置讲解

    #define CLK_PER_REG                (* ( volatile uint16*)0x50000004)
    #define I2C_CON_REG                (* ( volatile uint16*)0x50001300)
    #define I2C_TAR_REG                 (* ( volatile uint16*)0x50001304)
  N4 P9 U% I% o; r4 J    #define I2C_DATA_CMD_REG           (* ( volatile uint16*)0x50001310)
    #define I2C_CLR_TX_ABRT_REG         (* ( volatile uint16*)0x50001354)
7 X  ~* {' _8 y) J    #define I2C_ENABLE_REG              (* ( volatile uint16*)0x5000136C)
    #define I2C_STATUS_REG              (* ( volatile uint16*)0x50001370)
    #define I2C_RXFLR_REG               (* ( volatile uint16*)0x50001378)
2 {2 S2 w4 Z* n. u    #define I2C_TX_ABRT_SOURCE_REG     (* ( volatile uint16*)0x50001380)
    启动I2C模块的时钟：CLK_PER_REG |= 0x0020;
    I2C的初始化寄存器配置：
/ b, ^* ~% A7 l+ G4 q" I    先关闭I2C控制器， I2C_ENABLE_REG=0x00；
5 I9 B$ }0 U& S% I3 K5 v* k! M3 ^        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 );
- W+ Z* d  D' N% y# k0 G) S    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);

& U6 E/ W5 U' L, a! ~

, x7 i. M+ `* ]1 B' a5 n; |
    第三节 I2C实验

7 _* R* r1 x6 [; Q. W8 _    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。
1 v6 \( A2 F- Y: t1 n- q2 f    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：
# o1 H3 A) r% m; A, w8 ]! 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 D+ m( v% Z. E: J+ P( \
- @8 Q8 [; l  {7 @    
    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
0 d; z9 j- x4 H6 ?" {3 F


   
    图12
  T8 K! n* L8 r! A* c    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：
    (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：
/ z- J1 n. \! y$ E' Z/ e
/ ~5 D2 p; g+ l* \) l    
    图13
) I0 P- s* \. r! i7 j: Y. Z    (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
    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。
    打开I2C实验的Keil工程i2c_eeprom.uvproj，位于目录：
$ e% C* }0 ]( H% f' S( B    ..\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：
4 ]  T4 @) x% U1 z" _
  
    图15
; a" c3 l6 C/ k- F( ~    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：
- @% n9 F/ f/ v
9 K8 l" Q8 d7 J$ H

, C7 B$ M+ R( B% e. `/ V



   
  z3 x3 t9 }/ b) N4 Z  S    图16

. S8 L( M! e; J* B. R* _
4 S! J  P2 J5 B: D
/ {9 r7 r% h  I" Q3 P. v1 M
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2022-9-1 11:07 上传

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1 k7 z  _$ \, z9 y3 \4 p
" t" O) X$ e5 e8 R, s. x% K+ c% k% `

VIC56

很好，说得很细致。