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Mini2440裸机开发之I2C（AT24C08）

在通信协议-I2C小节，我们已经对I2C协议以及AT24C08芯片进行了详细的介绍，这里就不在重复赘述。

一、S3C2440上的I2C

1.1 I2C概述

I2C的使用位于S3C2440芯片手册的第20章。S3C2440可以支持一个多主控I2C总线串行接口。一条专用串行数据线（SDA）和一条专用串行时钟线（SCL）连接到I2C总线的总线主控和外设之间的信息。SDA和SCL线都为双向的。

为了控制多主控IIC总线操作，必须写入值到以下寄存器中：

  • 多主控IIC总线控制寄存器，IICCON；
  • 多主控IIC总线控制/状态寄存器，IICSTAT；
  • 多主控IIC总线Tx/Rx数据移位寄存器，IICDS；
  • 多主控IIC总线地址寄存器，IICADD；

1.2 I2C方块图

可以通过编程IICCON寄存器的4位预分频器值来控制串行时钟SCL的频率，I2C总线接口地址被存储在IICADD寄存器。

1.3 I2C总线接口

S3C2440的I2C总线接口有 4 种工作模式：

  • 主机发送模式；
  • 主机接收模式；
  • 从机发送模式；
  • 从机接收模式；

二、I2C相关寄存器

2.1 IIC总线控制寄存器IICCON

寄存器 地址 R/W 描述 复位值
IICCON 0x54000000 R/W IIC总线控制寄存器 0x0X

寄存器位信息：

IICCON 位 描述 初始状态
应答发生 [7]

IIC总线应答使能位

0：禁止       1：允许

对于发送模式。不需要配置ack应答信号

对于接收模式，设置为1，让它在第9个CLK发出ack应答信号

 0
TX时钟源选择 [6]

SCL时钟源选择位

0：IICCLK = PCLK/16    1：IICCLK=PCLK/512

 0
TX/RX中断 [5]

IIC总线TX/RX中断使能/禁止位

0：禁止      1：允许

 0
中断挂起标志 [4]

IIC总线TX/RX中断标志位。

当此位为1时，SCL被拉低，IIC传输停止；

如果要继续传输，需要写入0清除它；

当读出此位为0时，表示没有中断发生，当读出此位为1时表示有中断发生；

 0
发送时钟值 [3:0]

IIC总线发送时钟预分频系数：

SCL = IICCLK/(IICCON[3:0]+1)

 未定义

 2.2 IIC总线控制/状态寄存器IICSTAT

寄存器 地址 R/W 描述 复位值
IICSTAT 0x54000004 R/W IIC总线控制/状态寄存器 0x0

寄存器位信息：

IICSTAT 位 描述 初始状态
模式选择 [7:6]

模式选择

00：从接收模式

01：从发送模式

10：主接收模式

11：主发送模式

 00
忙信号状态/起始停止条件 [5]

IIC总线忙信号状态位

当读的时候，0表示not busy，1表示busy

当写的时候，0表示写入STOP，1表示写入START

 0
串行输出 [4]

IIC总线数据输出使能/禁止：

0：禁止    1：使能

 00
仲裁状态标志位 [3]

IIC总线仲裁过程状态标志位

0：总线仲裁成功    1：串行I/O间总线仲裁失败

 0
从地址状态标志 [2]

IIC总线从地址状态标志位

0：发现起始/停止条件清除  1：接收到从地址与IICADD中地址值匹配

 0
地址零状态标志 [1]

 IIC总线地址零状态标志位

0：发现起始/停止条件清除    1：接收从地址为0x000000b

  0
最后收到位状态标志 [0]

IIC总线最后收到位状态标志

表示I2C总线上的第9个时钟周期有没有ack，0表示有ack, 1表示无ack

  0

2.3 IIC总线地址寄存器IICADD

寄存器 地址 R/W 描述 复位值
IICADD 0x54000008 R/W IIC总线地址寄存器 0x0XX

寄存器位信息：

IICADD 位 描述 初始状态
从设备地址 [7:0]

从设备7位地址

当IICSTAT中串行输出使能=0时，IICADD为写使能；

从地址：[7:1]

未映射：[0]

 XXXXXXXX

2.4 IIC总线发送/接收以为寄存器IICDS

寄存器 地址 R/W 描述 复位值
IICDS 0x5400000C R/W IIC总线发送/接收移位寄存器 0x0XX

寄存器位信息：

IICDS 位 描述 初始状态
从设备地址 [7:0]

IIC总线TX/RX操作的8位数据移位寄存器

当IICSTAT中串行输出使能=0时，IICADS为写使能；

 XXXXXXXX

三、读写操作流程 

3.1. 主机发送模式

其流程如下：

  1. 设置IICCON寄存器；；
    • 允许应答，位[7]=1；
    • 使能中断，位[5]=1；
    • 定义SCL周期，位[6]、[3:0]；
  2. 设置IICSTAT位[4]使能串行输出；
  3. 写从设备的地址到IIICDS寄存器；
  4. 写0xF0到IICSTAT发送IICDS中的数据；
    • 使能串行输出，位[4]=1；
    • 配置主机为TX模式，位[7:6]=11；
    • 主设备开始发送START信号；
  5. IICDS中配置的数据（从设备地址7位 + 读写1位位）被发送出去，每传输完一个字节数据将产生一个中断；
  6. 清除IICCON挂起位位[4]；
  7. 通过查询IICSTAT位[0]判断是否接收到从设备的ACK应答；
    • 如果没有接收到从设备ACK应答：写0xD0到IICSTAT，写0xAF到ICCCON，主设备发送停止信号，等待一会等待停止信号生效；
    • 如果接收到从设备ACK应答：继续向IICDS写入要发送的数据，数据被发送出去，继续IIC数据传输；

3.2 主机接收模式

其流程如下：

  1. 设置IICCON寄存器；
    • 允许应答，位[7]=1；
    • 使能中断，位[5]=1；
    • 定义SCL周期，位[6]、[3:0]；
  2. 设置IICSTAT位4使能串行输出；
  3. 写从设备的地址到IIICDS寄存器；
  4. 写0xB0到IICSTAT发送IICDS中的数据；
    • 使能串行输出，位[4]设置为1；
    • 配置主机为RX模式，位[7:6]设置为10；
    • 主设备开始发送START信号；
  5. IICDS中配置的数据（从设备地址7位 + 读写1位位）被发送出去，每传输完一个字节数据将产生一个中断；
  6. 清除IICCON挂起位位[4]；
  7. 通过查询IICSTAT位[0]判断是否接收到从设备的ACK应答；
    • 如果没有接收到从设备ACK应答：写0x90到IICSTAT，主设备发送停止信号，等待一会等待停止信号生效；
    • 如果接收到从设备ACK应答：从IICDS读取数据，并清除IICCON挂起位，数据被接收到，主设备发送应答信号，继续IIC数据读取；

四、代码

4.1 硬件接线

Mini2440开发板外接了一个I2C信号引脚的EEPROM芯片AT24C08，它有1024字节，供用户测试I2C总线。

这里I2CSCL连接的S3C2440引脚GPE14、I2CSCL连接的S3C2440引脚GPE15。

4.2 I2C初始化

4.2.1 IO状态设置

设置GPE14、GPE15功能复用为I2C。设置GPE控制寄存器，同时禁止GPE14、GPE15为上拉使能。

 

  GPECON &= ~((3<<28) | (3 <<30));    /* 清零 */
  GPECON |= ((2<<28) | (2<<30));      /* 设置为IIC */
  GPEUP |= 0xc000;     /* 禁止内部上拉 */
4.2.2 设置TX/RX中断、SCL周期
  /* 允许应答、使能TX/RX中断、SCL周期  */
  IICCON |= (1<<7 | 0<<6 | 1<<5 | 0xf);
  IICSTAT |= (1<<4);           /* 使能TX/RC */

允许应答。PLCK为50MHz，IICCLK=  PCLK/`16，允许中断，发送时钟 = IICLK/16。

SCL时钟频率为：$int(\frac{50000000}{16*(15+1)})=1953125=0.198MHZ$

4.2.3 清除SRCPND、INTPND，取消中断屏蔽
  SRCPND |= BIT_IIC;          /* 向相应位置写1清除源挂起寄存器 */
  INTPND |= BIT_IIC;          /* 向相应位置写1清除挂起寄存器 */

  INTMSK &= ~BIT_IIC;          /* 关闭UART0中断屏蔽，总中断  */

4.3 向AT24C08写入n个字节数据

参考主机发送模式流程图编写代码，需要注意的是代码和流程图有部分出入，以下代码测试是可以运行的：

/*************************************************************
*
*  Function  : 主设备发送一个字节数据后，等待从设备应答
*  Return    : 0 有应答 1无应答
*
**************************************************************/
u8 iic_wait_ack()
{
    IICCON &= ~(1<<4);       /* 清除IICCON挂起位，必须先清除 */
    /* 数据发送完成，会进入中断函数，设置标志位；一旦进入IIC中断，即可跳出该死循环 */
    while(iic_isr_flag == 0);
    /* 等待从设备应答信号 */
    delay_us(10);

    /* 没有应答，发送停止信息 */
    if(IICSTAT & 0x01 == 1){
        IICSTAT = 0xD0;        /* 主设备发送停止信号 */
        IICCON = 0xAF;         /* 禁止TX/RX中断，为下次通讯做准备 */
        delay_us(10);          /* 等待一会等待停止信号生效 */
        printf("tx err, no ack\r\n");
        return 1;
    }else{
        /* 清除中断标志位 */
        iic_isr_flag = 0;
        return 0;
    }
}


/*************************************************************
*
*  Function  : 向AT24C08写入0~16个字节数据，如果超过16字节，可以分段调用该函数   
*  Input     : block 0~3
*              address 0~255
*              buffer  写入的数据 AT24C08的页缓冲区是16个字节，所有这里的循环最多也只能发送16个字节, 写入的数据必须位于同一页，页16字节对齐
*
**************************************************************/
void iic_write_at24c08(u8 block, u8 address,u8 *buffer)
{
    u8 i = 0;
    u8 length = 0;

    /* 设置从设备地址 */
    IICDS = 0xA0 + block * 2 ;    /* 写入AT24C08地址 */
    IICSTAT = 0xf0;                /* 主发送模式，发送从设备地址，发送完成触发中断 */

    /* 等待从设备应答 */
    if(iic_wait_ack() == 1){
        return;
    }

    /* 发送AT24C08内存地址 */
    IICDS = address;      /* 发送完成触发中断 */
    /* 等待从设备应答 */
    if(iic_wait_ack() == 1){
        return;
    }

     /* 发送数据 */
    length = strlen((char *)buffer);
    for(i=0;i<length;i++)
    {
        IICDS = buffer[i];     /* 发送完成触发中断 */
        /* 等待从设备应答 */
        if(iic_wait_ack() == 1){
            return;
        }
    }

    IICSTAT = 0xD0; /* 主设备发送停止信号 */
    IICCON = 0xAF;  /* 禁止TX/RX中断，为下次通讯做准备 */
    delay_ms(10);   /* 这个延时一定要足够长，否则会出错。因为24c08在从sda上取得数据后，还需要一定时间的烧录过程 */
}

4.4 从AT24C08读取n个字节数据

参考主机接收模式流程图编写代码，需要注意的是代码和流程图有部分出入，以下代码测试是可以运行的：

/*************************************************************
*
*  Function  : 主设备接收到一个字节数据后，发送应答信号
*
**************************************************************/
void iic_ack()
{
    IICCON &= ~(1<<4);       /* 清除IICCON挂起位，必须先清除 */
    /* 数据接收完成，会进入中断函数，设置标志位；一旦进入IIC中断，即可跳出该死循环 */
    while(iic_isr_flag == 0);
    /* 清除中断标志位 */
    iic_isr_flag = 0;
    /* 等待主设备发送应答信号 */
    IICCON |= (1<<7);   /* 回应ACK */
    delay_us(10);
}

/*************************************************************
*
*  Function  : 从AT24C08读取n个字节数据
*  Input     : block 0~3
*              address 0~255
*              buffer 缓冲区 长度为length + 1
*              length 需要读取的数据长度 最长255
*
**************************************************************/
void iic_read_at24c08(u8 block,u8 address,u8 *buffer,u8 length)
{
    u8 i=0;
    u8 temp;

    /* 设置从设备地址 */
    IICDS = 0xA0 + block * 2 ;    /* 写入AT24C08地址 */
    IICSTAT = 0xf0;            /* 主发送模式，发送从设备地址，发送完成触发中断 */

    /* 等待从设备应答 */
    if(iic_wait_ack() == 1){
        return;
    }

    /* 发送AT24C08内存地址 */
    IICDS = address;       /* 发送完成触发中断 */
    /* 等待从设备应答 */
    if(iic_wait_ack() == 1){
        return;
    }


    /* 设置从设备地址 */
    IICDS = 0xA1 + block * 2 ;    /* 写入AT24C08地址 */
    IICSTAT = 0xB0;             /* 主接收模式吗，发送从设备地址，发送完成触发中断 */
    /* 等待从设备应答 */
    if(iic_wait_ack() == 1){
        return;
    }

    /* 先读取器件地址 */
    temp = IICDS;           /* 接收到数据触发中断 */
    iic_ack();              /* 主机发送应答信号 */

    /* 再读取数据 */
    for(i=0;i<length;i++)
    {
      buffer[i] = IICDS;      /* 接收到数据触发中断 */
      iic_ack();              /* 主机发送应答信号 */
    }
    buffer[i]='\0';


    IICSTAT = 0x90; /* 主设备发送停止信号 */
    IICCON = 0xAF;  /* 禁止TX/RX中断，为下次通讯做准备 */
    delay_ms(10);
}

4.5 中断函数

/* 全局变量 */
int iic_isr_flag = 0 ;

/*************************************************************************
 *
 * Function   : 中断源27  IIC 中断
 *              主设备字节数据发送完成会进入该函数
 *              主设备接收到从设备字节数据会进入该函数
 *
 *************************************************************************/
void  IIC_IRQHandler()
{
    /* 设置中断标志位 */
    iic_isr_flag = 1;

   /* 清中断 */
    SRCPND |= BIT_IIC;
    INTPND |= BIT_IIC;
}

4.6 测试代码

#include "led.h"
#include "common.h"
#include "uart.h"
#include "iic.h"

int main()
{
    u8 i = 0;
    u8 *write_buffer = "Dear my baby";  // 最长16个字符
    u8 read_buffer[32];
    vector_enable();

    // 初始化
    led_init();
    uart_init();
    delay_ms(1000);
    printf("iic init ...\r\n");
    iic_init();

    while(1)
    {
        printf("iic write ... \r\n");
        iic_write_at24c08(1, 0x00,write_buffer);
        led_turn(LED1);
        delay_ms(1000);
        printf("iic read ...\r\n");
        iic_read_at24c08(1, 0x00,read_buffer,sizeof(read_buffer)-1);
        printf("read value %s",read_buffer);
        printf("\r\n");
  }
   return 0;
}

将代码下载到Nand Flash，启动开发板运行输出如下：

iic init ...
iic write ...
iic read ...
read value Dear my baby▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒
iic write ...
iic read ...
read value Dear my baby▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒
iic write ...
iic read ...
read value Dear my baby▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒
iic write ...
iic read ...
read value Dear my baby▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒

五、代码下载

Young / s3c2440_project【12.iic】

参考文章：

[1] IIC通信协议，搞懂这篇就够了

[2] s3c2440裸机-I2c编程-1.i2c协议

[3]s3c2440裸机-I2c编程-2.i2c控制器

[4]Keil5 平台 S3C2440裸机程序开发-----IIC

[5]（6）s3c2440用I2C接口访问EEPROM

[6]mini2440 IIC 裸机程序记录

[7]mini2440裸机编程-----IIC—读写AT24C08

posted @ 2021-10-26 19:53  大奥特曼打小怪兽  阅读(263)  评论(0)  编辑  收藏  举报
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