【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

/ F+ B! G7 B% B
+ z2 T) H- \6 O    
    图1

& C1 [/ H$ {: i; y8 z    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：

) _$ F: R! y3 ~) P
   
    图2

0 y  O8 M* l$ v* n

    第二节 I2C
3 V1 ?; H1 }; _: O
    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）；
  V# s9 H. f* ]& @6 T    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）；
    时钟同步；
    32字节的发送接收FIFO；
5 X2 ]* ?, ?0 }; I  t    主机发送与接收操作；
3 _9 V$ Q  x3 `5 e& e    7或10位地址，7或10为混合格式发送；
    块发送模式；
4 {7 E2 f% v# x4 i' \    默认从地址为0x055；
( N/ h) V+ ]) }+ g( X    中断或者轮询操作模式；
    可编程的数据线保持时间；
: V7 Q" @4 n: V( p* o, k3 r2 D
    2.2 寄存器介绍       
; B: Q5 j! p/ H3 ?        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。
# Y3 p% v4 z9 P+ p! V/ p4 ~
" g4 K8 F, X/ B) ^6 b    2.2.1 I2C控制寄存器

- t5 [8 l" `2 u" V; Q    
    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’；
' q: }( y. L7 `; V    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；
0 W  @- `" Z" D+ j7 B- O2 y8 t    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；
/ F! b3 w# v% E1 R    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）；
" ]( r3 ~7 @8 w2 [. l) |    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’；
4 B+ B( J3 d# j/ q# }
5 ^! P3 M1 B5 X" A* v- e( p/ A    2.2.2 I2C目标地址寄存器


7 Q0 F; _* o$ V, z; V( X" R- F    
    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；
3 I8 X1 N" `( J8 @# {    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；
% G8 V$ H" D) y: F1 k* Y: ~; m. ?    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。

1 E7 ^6 q2 E  k( X3 [    2.2.3 I2C接收发送数据缓存与命令寄存器

8 `& ?7 ?+ }# \$ J! L
( I& }5 Y; f1 t+ ]   
    图5
" a1 j2 J$ w5 C' M7 }3 t/ j     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。
" q4 O* q- {6 O% ^# }
    2.2.4 I2C清除TX_ABRT中断
# n& \+ n, a. r( v
1 I/ f: Q. b) i; d: p* n( k4 Z/ f    
    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。

( l0 G0 `, P: Z8 ~    2.2.5 I2C使能寄存器


   
    图7
( N5 R* f# ?! ]9 L( G        15:1位：保留不使用；
4 S3 X/ z( W0 l5 O: f) V* _( G        0位：控制器使能位；

/ z. q, g7 ]& _4 B    2.2.6 I2C状态寄存器

- Z2 }1 q% C& E* G6 d% u
: k5 S2 H6 ~" B    
    图8
: G3 N7 G( z! w    15:7位：保留不使用；
/ y- }# U4 `* D' B  I    6位：判断从设备是否活动；
    5位：判断主设备是否活动；
6 K  c% L0 e+ Y4 T    4位：判断接收FIFO是否全满；
( m7 s3 E5 ?- C! _0 d2 ~4 V, _    3位：判断接收FIFO是否为空；
; U; U- [  _: A# l/ w5 m    2位：判断发送FIFO是否全满；
3 \! Q. u7 V* E8 l) L# {    1位：判断发送FIFO是否为空；
    0位：判断I2C模块是否活动。
8 L6 L5 \0 N# W2 Z1 D5 z
4 F2 _# R1 a; k8 i0 \$ h+ P( A- x    2.2.7 I2C接收FIFO数目寄存器
( H9 L- A7 M5 B6 z
   
    图9
    15:6位：保留不使用；
% _* G, u1 S; U/ p4 J    5:0位：接收FIFO可以接收多少字节。

+ {7 z1 }. g3 d& A+ o    2.2.8 I2C发送异常终止源寄存器

: P" e. `  e3 j8 A
6 D7 \- y+ ]) b) m    
    图10
; _7 \" w. K: J( n    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；
- [7 K" o4 R; F    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；
* u1 R5 f: C/ B2 x8 Q    11位：当主设备不可用时，用户进行主设备的操作；
* v7 ~; q  x! g( @# n7 e$ l% M' M    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；
    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；
    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 [7 @  a1 b# _) i) q) 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；
    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；
" }. y2 j$ N  N# Q    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

    #define CLK_PER_REG                (* ( volatile uint16*)0x50000004)
8 y/ O7 G9 T6 k; I& ~    #define I2C_CON_REG                (* ( volatile uint16*)0x50001300)
. {8 W2 `3 a5 Y    #define I2C_TAR_REG                 (* ( volatile uint16*)0x50001304)
    #define I2C_DATA_CMD_REG           (* ( volatile uint16*)0x50001310)
/ U4 r; ~% G" U    #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)
    #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：
    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 );
; j& A7 m) H, [  F0 P4 l    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);
- M; i# R6 `9 e6 g  V2 h. P& M
+ P8 s2 J% ]- W9 }0 B1 N

, z  u9 A6 W3 j  g; ?
& \  I* {/ H  l6 o2 Y7 k) Z    第三节 I2C实验
' j% W. X8 a- z- j$ d
    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：
, }4 S5 \. r$ u3 k& r( t1 W
/ [9 D0 _3 X4 Y/ _0 [4 G4 g    
    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



7 o; j' K  `% |' L0 ?1 i& B# ]    
4 m) f; a  a! I" ^3 N! L" \% O    图12
3 s- g% {4 d9 a  s# ?4 a  j    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：
; C, A  V" f: c0 ]    (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：


( g& ?' |: G4 _2 N8 l    图13
6 x1 P; o0 _' @9 x, F8 y  V    (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：
. ~$ h# ~; ~- b5 [1 K- c3 y6 g, S
   
% B0 Q# ]" J3 J, l* w& }1 k    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。
" \5 i4 \0 {7 d+ h6 D3 C6 Z2 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：

   
/ }  O  V: p: F2 z9 F* q4 T; g2 C    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：
( W2 d. L/ X4 B! j4 x





& z$ w2 j7 h6 N. ~# z
& |( e. l4 P) v5 a( J    
    图16



& Y( _. S; D  _  C$ v    配套资料：http://www.fengke.club
$ p3 H8 ]7 U) a* H8 s/ ^) ]* w    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