【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  

$ U, S. q) _7 W1 C7 ]8 t
7 T0 A1 w/ x2 _$ C
% {& \  ?; h; \! K

    图1

+ r* [# `7 ~# N% t- [5 D    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：


   
. `0 x/ e% _/ I/ Z- H' n1 M2 R9 ^5 t- N    图2
. b/ S$ @' O5 V

  \2 [, C+ y, K# \
" k# d/ \  T" i! E- _+ c, 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）；
    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；
. q0 I$ R: `% S; Y5 I; @    主机发送与接收操作；
1 z2 m) ~2 Z; c6 A6 y# N8 M    7或10位地址，7或10为混合格式发送；
2 O/ `: I( b% ]    块发送模式；
# o  F5 c4 D: O. f3 r    默认从地址为0x055；
  D: w; u& D' U+ n1 d    中断或者轮询操作模式；
    可编程的数据线保持时间；

    2.2 寄存器介绍       
1 e. Q( b4 }7 e- X        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。
' N, s- w) n) d% s
" f4 c4 N- f0 @# p! E. e    2.2.1 I2C控制寄存器
8 v2 @: ]2 I* G# u6 t
   
    图3
    15:7位：保留不使用；
3 Q/ e6 z4 D9 |9 O* b  b9 _( L    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；
/ d& n: l+ J. u+ Z: X2 J$ C    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；
    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）；
# [& N# a3 Q: M5 p& F. y! b    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’；
. K. \+ u' {( Z# x' g; C
    2.2.2 I2C目标地址寄存器
, \& N. F" u7 Y8 H

8 t: v4 u" Z# ^) Z$ A6 }* T; B    
& \7 X, Y$ X8 O: L    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；
9 v8 p9 s% c1 s3 Z4 d5 P! P4 ~    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；
: v* E0 J# A" ]( |# v6 J" q" \- M4 J    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。

    2.2.3 I2C接收发送数据缓存与命令寄存器

1 |( j2 m* M5 G6 E# g" c: t; P% G2 F
& v+ c& @$ r' i5 V: O0 }: R7 S    
8 [' v; I8 s9 y" u    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；
2 v1 ^) R' u4 K; g$ q        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。

9 \6 U* J' ?5 T8 k' i" ^2 l( R    2.2.4 I2C清除TX_ABRT中断

   
( n9 t& y: ~# v2 j+ `0 k  B. w' M0 J( U    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
5 }+ }% W) ?' |
/ M3 U6 T+ M& B, j
- K% P7 V! I/ f9 @    
    图7
  {# M7 n( l$ F( n$ C/ P0 ]        15:1位：保留不使用；
! i, w- i: _" I7 q5 `& }5 U' z        0位：控制器使能位；

    2.2.6 I2C状态寄存器
9 V4 w* @, @7 a

1 H' C9 X7 i, H. _- P" J    
: c0 M: j) Z+ U) O9 R) q4 b    图8
    15:7位：保留不使用；
: }# ?2 {+ U1 H% H0 @2 L    6位：判断从设备是否活动；
9 ?: Q4 Q- u7 p  s    5位：判断主设备是否活动；
    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；
. d  S2 _) f7 D# @/ C& m    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

   
    图9
9 ]# e$ O) X% V( \0 x$ j  {    15:6位：保留不使用；
- S, d8 R: Z; O( N    5:0位：接收FIFO可以接收多少字节。

4 u+ P  S5 p: [6 F% a* T. ~) ~. k    2.2.8 I2C发送异常终止源寄存器

$ L, T( o2 `' W6 a
: s2 [/ E9 `8 `" I' F6 w    
& F* X0 u- {* E  v) J0 U; y    图10
8 Z) D" E! M. q& \% m. F+ x    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；
( U  g/ C7 ?/ E5 B    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；
    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；
8 ~+ G4 Q, `% e, @    9位：重启不可用，但是用户发送一个开始字节；
1 ~+ r- O6 f* A# h0 w6 ]# `( r: }    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；
, k( L& T8 w7 i$ G) S    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；
2 t) [# m; G$ m/ I    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；
1 V. ^! z  Y- `3 i6 `, ?    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

: u0 h5 W8 g$ \: N    #define CLK_PER_REG                (* ( volatile uint16*)0x50000004)
' Y+ [- T) q/ V& x1 [    #define I2C_CON_REG                (* ( volatile uint16*)0x50001300)
" V  u6 Y" X* u  Z' R2 E8 q+ I5 x    #define I2C_TAR_REG                 (* ( volatile uint16*)0x50001304)
' q0 ]) @. h9 N. e9 E! b    #define I2C_DATA_CMD_REG           (* ( volatile uint16*)0x50001310)
    #define I2C_CLR_TX_ABRT_REG         (* ( volatile uint16*)0x50001354)
  W3 {( H% P! m- R+ ~0 u; _5 h2 ^    #define I2C_ENABLE_REG              (* ( volatile uint16*)0x5000136C)
6 U0 c( M$ ~, @0 E2 X6 M% I% R    #define I2C_STATUS_REG              (* ( volatile uint16*)0x50001370)
0 G; c: A& _( ~3 g2 T    #define I2C_RXFLR_REG               (* ( volatile uint16*)0x50001378)
1 W% C# j6 M# ~    #define I2C_TX_ABRT_SOURCE_REG     (* ( volatile uint16*)0x50001380)
    启动I2C模块的时钟：CLK_PER_REG |= 0x0020;
! e# f' e& \  r    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 );
    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);
) \1 f4 r3 e4 s3 c' a, J

* l, z( F: Y+ A7 a/ _

: E, a5 E+ {5 R& V' V9 K$ n! A3 S    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：
; V5 R( W8 {+ P6 V' p% q: h    (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：
5 H6 r5 d! ^0 J/ x6 T3 O0 m8 e0 G
9 {" z: M1 w  M* 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
9 J7 V+ g0 b) H9 M! j
/ m, ^# @9 y# J" D) K: U
. v; Z5 w3 h2 Y; k7 U4 t! z6 U
; b. I+ Q- D  x9 W# ]! g3 x/ \3 G    
+ D7 p0 J7 H# E2 P* S    图12
8 b3 @9 b& v' I- {    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：
% g+ B1 l/ f+ }% v! t/ V    (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：
9 r7 ?1 |5 t0 T0 n- O- w4 h
* ^" Y7 C; S2 n, L  V2 f    
    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：
* h) Z/ m8 ?  x, m7 E7 D, O
6 e- n+ c9 V" A" y; z* J* a    
2 X0 ]- D! v3 @5 e) O( n    图14
1 {8 A$ G, `" |8 C+ h7 e+ P' z    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：
    ..\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：
- I* k; M' ^7 o- Z# _5 H' u
7 @3 U  D; c. |3 K( w   
" K( j' t7 Z  P! |& R2 k    图15
6 V! h4 h4 ~! X% h8 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：
1 c) R5 c% p( \; O& G- r
5 Q/ e2 j' A) T1 i

4 c. J2 o4 _" A" G; Q3 d+ L) p

: N+ v8 Z' M$ }; R" D
" o9 `# a0 x: B8 Z9 H, J
6 Y$ ~0 x% R( T& F9 K1 U4 U. a5 z    
    图16

$ w' h" n+ k) e# N$ x: E' l
% U0 z& k1 S8 N/ [4 I" @
0 A$ `2 [8 z# i- Y( c
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2022-9-1 11:07 上传

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VIC56

很好，说得很细致。