【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

6 ~5 _* `$ s+ u

   
+ ~! f. [. M8 w; q    图1
, Q/ a2 ^& h5 v# z$ u* i6 e- k
    第一节I2C硬件电路
* T$ q3 N, h, Y- o    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 i" I8 s. t, f8 C
   
! p; Z% I: x, T+ J- V8 w    图2

" V" q  p! T: ^8 D5 X7 \' [( H9 L
+ r, L" `& ]% S
1 c( S$ G. W# i1 _/ w    第二节 I2C
- P5 K. X2 x, j3 ]1 r2 T
    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。
. _/ M1 l  h+ `4 ]    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）；
, B7 T% ]1 `/ W, h+ k0 L    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；
    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；
' t; x$ d9 {: d- \7 ^$ r+ c! V    默认从地址为0x055；
    中断或者轮询操作模式；
) s, H, X/ J! C  y7 D$ e5 X    可编程的数据线保持时间；

    2.2 寄存器介绍       
' N- W) ?+ X6 Z6 b        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。

" l  t# V' r0 P9 b0 `. S    2.2.1 I2C控制寄存器
6 i/ Z% b$ [  l! ^  h
   
    图3
1 p2 K8 q" y4 k+ I    15:7位：保留不使用；
, D# T; w6 |  [% n% d. G5 J    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；
1 L& V) T6 ?4 {    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’；
9 p$ ^( m. d  t4 E
/ X! t9 K1 z" K( R5 X# v$ P; \1 I    2.2.2 I2C目标地址寄存器
- l  v) m2 z" P( J  x" r" @  O7 q
  N# \; n+ U, O+ E0 e' c
   
) [" P. Z# m5 Z! d3 j, r2 P3 q    图4
& x: l- w- R2 C0 m& ^; f9 Y. v    15:12位：保留不使用；
# D: }" Q- U' s' n/ n$ I' Z$ X3 {2 o- O    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；
# c) _5 c! a1 |- V) u' b    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；
$ M& D6 N# P/ z5 K' ?/ |; J0 U    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。
0 G6 [6 Y. p( |& L8 w. Y  y* m
    2.2.3 I2C接收发送数据缓存与命令寄存器
& U" v) O4 a5 E5 J' }
% e: ], ^) K- n
8 L; u; j- I3 ~   
4 `7 x! M& }) L    图5
6 K/ r$ ]* p: z% B     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；
" C, c0 @/ c4 k% i/ v        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

/ ?$ |5 ^2 }" Q$ b& X, c    
4 T' n  x8 c3 o0 ]' y, c7 s" G    图6
      15:1位：保留不使用；
( N7 H; F5 z4 S2 ]/ M  A6 A' k        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。
0 v3 N; G& p" r
    2.2.5 I2C使能寄存器
" J: A( R7 {( W6 @
4 ?' `" J& T) E& G& T6 D
" h  H3 R6 n' n    
    图7
        15:1位：保留不使用；
# C" p  h' W* [9 \: i1 [        0位：控制器使能位；
2 i) N2 R7 z* Y8 ^) B  @( A7 B
. X$ a5 l: \+ @, P( S8 G    2.2.6 I2C状态寄存器
, I3 z# S& k3 g9 V! l8 N1 E

   
    图8
. L. [+ e- s; t1 a+ h  H    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；
* z' G% k3 z0 M: Q6 m+ |, z% J    4位：判断接收FIFO是否全满；
! g1 l( |; s% g3 _( V    3位：判断接收FIFO是否为空；
3 H, t6 s! R. ?) u    2位：判断发送FIFO是否全满；
    1位：判断发送FIFO是否为空；
    0位：判断I2C模块是否活动。

    2.2.7 I2C接收FIFO数目寄存器
+ S) n$ G* a& w; a9 D1 r9 m
( S3 b# X, {  D3 u    
- l* x3 i1 H0 t    图9
    15:6位：保留不使用；
    5:0位：接收FIFO可以接收多少字节。
- P* `7 F5 G- E8 W& @
8 W- K/ R4 Y+ M1 }    2.2.8 I2C发送异常终止源寄存器
9 z7 c- E6 N6 I+ q# _/ I- a
) w+ y) @. P( d1 E4 K: d5 x9 s
   
" x+ b: ]- e$ |; |    图10
    15位：当主设备需要发送数据时，却进入读数据状态；
! x1 |4 m' d& R. z" E$ N3 a    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；
* ^* V, a# [/ e9 X- j; l- m1 Y    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；
    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；
7 F6 a& a/ v% Y+ @3 o2 X    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；
) I5 ^$ z& f3 b9 z" B# N" C    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；
; A$ A, A( H% v! I0 R4 g* ^    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；
+ a& X: m+ C8 r0 V" G    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；
( A+ {1 F+ {8 F" y0 E" V+ K) R# k8 O    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

6 @$ Z2 b. }+ N) c) O    #define CLK_PER_REG                (* ( volatile uint16*)0x50000004)
    #define I2C_CON_REG                (* ( volatile uint16*)0x50001300)
! c. H6 u8 u+ |8 ?" j    #define I2C_TAR_REG                 (* ( volatile uint16*)0x50001304)
    #define I2C_DATA_CMD_REG           (* ( volatile uint16*)0x50001310)
    #define I2C_CLR_TX_ABRT_REG         (* ( volatile uint16*)0x50001354)
    #define I2C_ENABLE_REG              (* ( volatile uint16*)0x5000136C)
( t% S8 r# M5 J3 Z  `* B    #define I2C_STATUS_REG              (* ( volatile uint16*)0x50001370)
. ^# r( h4 _* |+ b* Z4 b2 A0 O    #define I2C_RXFLR_REG               (* ( volatile uint16*)0x50001378)
# j8 x6 @% F" P  R    #define I2C_TX_ABRT_SOURCE_REG     (* ( volatile uint16*)0x50001380)
    启动I2C模块的时钟：CLK_PER_REG |= 0x0020;
' S$ `5 _. @) X$ ?0 ?' i5 [# \    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；
+ O/ l& p/ e0 X$ [2 \9 ]        设置目标设备地址为0x51， I2C_TAR_REG =0x51；
        打开I2C控制器， I2C_ENABLE_REG=0x01；
+ F7 n  R1 e1 Z) D# \        等待控制器准备好，while( (I2C_STATUS_REG & 0x20) != 0 );
2 O( [- @7 I3 V) a( C( _% v8 ~    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);



- }$ _" c5 z" K
0 G/ ~" u! p% P% P/ }; [5 R5 w4 a    第三节 I2C实验

    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：
1 D" i  d. O1 F* ?
   
- ~& X6 C1 J6 j3 I    图11
9 \+ @: U2 ~" ^& h( o5 K; Z    (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
) [1 [; ]" Z+ S2 f: e! ^- @1 @/ |# l


+ t1 [6 L# A3 A8 _0 i+ k  f    
+ J2 g# q! w( R. y/ m- L  A/ Y# Y    图12
1 j! `( }, k4 H( Z8 Q9 N, A$ E, e8 e    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：
9 W: ^* C% U* 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：


0 w. G  l8 r. m4 }) {6 C8 `7 c    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：
9 j* U4 U- S2 Y2 B
   
    图14
7 C$ L* p* I0 X    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。
% T  V8 Z  ~5 L. O- g    打开I2C实验的Keil工程i2c_eeprom.uvproj，位于目录：
( b1 e  A; u( f5 E    ..\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：
( A0 [/ S6 e( z& c- J/ K1 ^6 n
   
* b6 T/ }8 L- C2 X5 t# s    图15
7 y! H% J% Q& n    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：


% ^) ]2 O$ N; ~# S& n# J% v: _* i

) c5 \2 R, q. q) z
! z8 {7 W7 a3 O. y1 h

+ t4 S/ {- ~) B* A/ y    
    图16
: B' K" @9 g& V; w- w( ^1 V

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# t+ ~  K' _: R9 D    配套资料：http://www.fengke.club
1 g+ G) _/ l# z+ b    套件地址：http://shop115904315.taobao.com/
. U7 a- T0 r% Q- v1 N6 N    文件下载请点击： I2C教程.pdf (1.53 MB, 下载次数: 0)

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