用于ATtiny和ATmega的I2C總線

步驟1：

I2C總線是一種簡(jiǎn)單的兩線連接，可以將多個(gè)設(shè)備鏈接在一起，并允許它們交換數(shù)據(jù)。在最簡(jiǎn)單的形式中，有一臺(tái)主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備進(jìn)行通信。所有設(shè)備都并行連接到I2C總線的兩條線。這兩條線稱為SCL和SDA。 SCL是時(shí)鐘線，由主設(shè)備控制。 SDA是雙向數(shù)據(jù)線。為了傳輸數(shù)據(jù)，主機(jī)發(fā)送一個(gè)從機(jī)地址并結(jié)合一位讀/寫(xiě)標(biāo)志。如果需要寫(xiě)操作，則主機(jī)將繼續(xù)向被尋址的從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。如果請(qǐng)求讀取，則從站將響應(yīng)數(shù)據(jù)。為了協(xié)調(diào)事務(wù)，SCL和SDA線由主機(jī)和從機(jī)操縱，以發(fā)出幾種情況的信號(hào)。其中包括START，STOP，ACK（確認(rèn)）和NAK（未確認(rèn)）。這些條件的詳細(xì)信息由驅(qū)動(dòng)程序處理。真正的極客可以在此Instructable末尾提供的鏈接中了解所有詳細(xì)信息。

電氣要求非常簡(jiǎn)單。主機(jī)和從機(jī)必須對(duì)Vcc使用相同的電平，必須接地，并且SCL和SDA線必須上拉至Vcc。上拉電阻的值是通過(guò)基于總線上總電容的計(jì)算精確確定的，但實(shí)際上幾乎可以是1.8K到10K之間的任何值。我從5.1K開(kāi)始使用較低的值，直到它起作用為止。除非您有很多設(shè)備或設(shè)備之間的電線很長(zhǎng)，否則通常這不是問(wèn)題。

I2C總線上的標(biāo)稱數(shù)據(jù)速率為100Kbits/秒。也可以達(dá)到400Kbit/s，1Mbits/s或更高的速率，但是此Instructable中的驅(qū)動(dòng)程序不支持這些速率。所有I2C器件都將以100Kbit/s的速度工作。

ATtiny2313和ATmega168各自實(shí)現(xiàn)I2C總線的方式有所不同。 ATtiny2313使用通用串行接口（USI）硬件-也可以用于SPI總線。 ATmega168具有用于I2C總線的專用硬件，稱為雙線接口（TWI）。編寫(xiě)完驅(qū)動(dòng)程序后，這些差異對(duì)用戶幾乎都是透明的。軟件上的一個(gè)重要區(qū)別是：ATmega168 I2C驅(qū)動(dòng)程序是由中斷驅(qū)動(dòng)的，而ATtiny2313則不是。這意味著ATmega168程序不必等待I2C數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生，而只需要在啟動(dòng)另一個(gè)傳輸之前等待，或者直到數(shù)據(jù)從讀取操作到達(dá)為止。 I2C地址的長(zhǎng)度為7位，因此每個(gè)示例都有一個(gè)唯一的地址，因此總線上最多可以有127個(gè)設(shè)備。如圖所示，此7位地址左移一位，最低有效位用于在該地址標(biāo)記對(duì)設(shè)備的讀取或?qū)懭?。因此，完整的從機(jī)地址是一個(gè)8位字節(jié)。實(shí)際地址部分地在設(shè)備內(nèi)部確定，并且不能更改（4個(gè)最高有效位），部分地由可以連接至設(shè)備引腳的位（3個(gè)最低有效位）確定，可以將其設(shè)置為高電平或低電平以進(jìn)行設(shè)置一個(gè)特定的地址。

聲音令人困惑，但是舉個(gè)例子可以清楚地說(shuō)明這一點(diǎn)。 PCA8574A數(shù)據(jù)表顯示，I2C地址的四個(gè)最高有效位始終為0111。接下來(lái)的三位由引腳AD0，AD1和AD2的設(shè)置確定。這些引腳可以接地或連接到正電源（5伏），分別代表0或1。因此，可能的地址范圍是38到3F十六進(jìn)制，如PCA8574數(shù)據(jù)表的另一幅圖所示。因此，通過(guò)更改地址位設(shè)置，可以同時(shí)在I2C總線上最多連接8個(gè)PCA8574A。每個(gè)都將僅響應(yīng)其特定的從站地址。如果需要更多的I/O端口，則可以使用PCA8574。 PCA8574和PCA8574A之間的唯一區(qū)別是PCA8574的I2C從設(shè)備地址范圍是20到27個(gè)十六進(jìn)制。

確定給定設(shè)備的地址可能會(huì)造成混淆，因?yàn)槟承?shù)據(jù)手冊(cè)認(rèn)為讀/寫(xiě)位是地址的一部分。仔細(xì)閱讀數(shù)據(jù)手冊(cè)，并牢記從機(jī)地址的長(zhǎng)度為7位。讀/寫(xiě)位應(yīng)分開(kāi)處理。同樣，一個(gè)例子會(huì)有所幫助。我們將試驗(yàn)的24C16 EEPROM數(shù)據(jù)表中說(shuō)，從機(jī)地址的前四個(gè)（最高有效位）是1010。接下來(lái)的三個(gè)位可以由A0，A1和A2確定。但請(qǐng)注意，數(shù)據(jù)手冊(cè)還涵蓋了尺寸較小的EEPROM 24C01至24C08。數(shù)據(jù)表中的圖顯示，這些地址位的設(shè)置隨著大小的增加而被忽略，而對(duì)于24C16則被完全忽略。也就是說(shuō)，最后三位無(wú)關(guān)緊要，而24C16實(shí)際上使用所有I2C從地址50至57十六進(jìn)制。從機(jī)地址范圍實(shí)際上將尋址24C16中的不同部分。前256個(gè)字節(jié)位于地址50h，下一個(gè)256位于地址51h，依此類推，直到最后一個(gè)256位于57h-總共2K字節(jié)。由于我們也嘗試過(guò)的PCF8570 RAM的地址在此范圍內(nèi)，因此24C16和PCF8570不能一起使用。

第2步：訂購(gòu)一些I2C設(shè)備

現(xiàn)在您已經(jīng)對(duì)I2C總線有所了解，并想使用它，為什么不訂購(gòu)

一些合適的設(shè)備包括I/O接口擴(kuò)展器（我最喜歡的），靜態(tài)Ram和EEPROM。還有很多，但是這是一個(gè)很好的開(kāi)始。我們將使用的AVR處理器是ATtiny2313和Atmega168（在Arduino中使用）。如果您不熟悉這些，請(qǐng)看看這個(gè)功能強(qiáng)大的Instructable，以了解它們并構(gòu)建您的Ghetto開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。本Instructable中ATmega168的示意圖顯示了如何為該處理器實(shí)現(xiàn)Ghetto開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。并行端口電纜與ATtiny2313的電纜相同。 （我尚未嘗試使用Ghetto開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的USB版本，因此我不確定如何在其上訪問(wèn)I2C總線。與Arduino相同。）

這是Digikey的部件號(hào)。

Port Expander ：

IC I2C I/O EXPANDER568-4236-5-ND

Ram：

IC SRAM 256X8 W/I2C568-1071-5-ND

EEPROM：

IC EEPROM串行16KCAT24C16LI-G -ND

步驟3：I2C驅(qū)動(dòng)程序

以下是I2C總線驅(qū)動(dòng)程序功能的說(shuō)明。這些是使用面向初學(xué)者的Atmel Apps Notes開(kāi)發(fā)的。沒(méi)有他們，我無(wú)法做得到這一基礎(chǔ)。使用WinAVR和gcc C編譯器進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。

下面對(duì)每個(gè)處理器的時(shí)鐘速率限制進(jìn)行了說(shuō)明。由于我無(wú)法測(cè)試所有可能的處理器風(fēng)格/時(shí)鐘速率組合，因此我將堅(jiān)持實(shí)際測(cè)試并嘗試指出限制和限制。

以下是驅(qū)動(dòng)程序功能以及如何使用它們。請(qǐng)查看示例以獲取更多詳細(xì)信息，并查看完整程序中使用的功能。

對(duì)于ATtiny2313：

時(shí)鐘要求：

驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)時(shí)鐘頻率為1MHz（默認(rèn)頻率）對(duì)于ATtiny2313。如果要以其他速率運(yùn)行，則必須調(diào)整驅(qū)動(dòng)程序中的常數(shù)。如果需要幫助，請(qǐng)給我發(fā)電子郵件。您還可以從“資源”步驟中的鏈接中的Atmel應(yīng)用程序注釋中獲得一些提示。

USI_TWI_Master_Initialise（）

此函數(shù)為I2C模式操作初始化USI硬件。在程序開(kāi)始時(shí)調(diào)用一次。它返回void并且沒(méi)有參數(shù)。

USI_TWI_Get_State_Info（）

此函數(shù)返回I2C錯(cuò)誤信息，如果I2C事務(wù)期間發(fā)生錯(cuò)誤，則使用此函數(shù)。由于此函數(shù)僅返回錯(cuò)誤代碼，因此我使用函數(shù)TWI_Act_On_Failure_In_Last_Transmission（TWIerrorMsg）來(lái)閃爍錯(cuò)誤LED。錯(cuò)誤代碼在USI_TWI_Master.h中定義。調(diào)用方法如下：

TWI_Act_On_Failure_In_Last_Transmission（USI_TWI_Get_State_Info（））

USI_TWI_Start_Read_Write（）

此函數(shù)用于向I2C器件讀取和寫(xiě)入單個(gè)字節(jié)。它還用于寫(xiě)入多個(gè)字節(jié)。使用此功能有6個(gè)步驟。

1）在程序中聲明一個(gè)消息緩沖區(qū)，以保存從站地址和要發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)字節(jié)。

unsigned char messageBuf（MESSAGEBUF_SIZE）;

2）將從地址作為緩沖區(qū)的第一個(gè)字節(jié)。向左移動(dòng)一位，然后在“讀/寫(xiě)”位中進(jìn)行“或”操作。請(qǐng)注意，對(duì)于讀操作，讀/寫(xiě)位將為1，對(duì)于寫(xiě)操作將為0。本示例適用于讀取。

messageBuf（0）=（TWI_targetSlaveAddress 《 3）進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，將要寫(xiě)入的字節(jié)放入緩沖區(qū)的下一個(gè)位置。

4）以消息緩沖區(qū)和消息大小作為參數(shù)調(diào)用USI_TWI_Start_Read_Write函數(shù)。

temp = USI_TWI_Start_Read_Write （messageBuf，2）;

5）可以測(cè)試返回值（在這種情況下為溫度）以查看是否發(fā)生錯(cuò)誤。如果是這樣，則如上所述進(jìn)行處理。請(qǐng)參閱程序中的示例。

6）如果請(qǐng)求讀取，則讀取的字節(jié)將位于緩沖區(qū)的第二個(gè)位置。

如果要寫(xiě)入多個(gè)字節(jié)（例如，寫(xiě)入存儲(chǔ)設(shè)備），則此可以使用相同的例程。設(shè)置緩沖區(qū)和調(diào)用例程略有不同。緩沖區(qū)中的第二個(gè)字節(jié)將是要寫(xiě)入的起始存儲(chǔ)器地址。要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)將在后續(xù)字節(jié)中。消息大小將是包括所有有效數(shù)據(jù)的大小。因此，如果要寫(xiě)入6個(gè)字節(jié)，則消息大小將為8（從站地址+內(nèi)存地址+ 6個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)）。

USI_TWI_Start_Random_Read（）

此函數(shù)用于從I2C設(shè)備讀取多個(gè)字節(jié)。 ，通常僅對(duì)某種內(nèi)存有意義。使用此例程與上一個(gè)例程非常相似，但有兩個(gè)例外。

讀/寫(xiě)位的設(shè)置無(wú)關(guān)緊要。調(diào)用此例程將始終導(dǎo)致讀取操作。

messageSize應(yīng)該為2加上要讀取的字節(jié)數(shù)。

如果未發(fā)生錯(cuò)誤，則數(shù)據(jù)將從第二個(gè)位置開(kāi)始在緩沖區(qū)中。 》對(duì)于ATmega168：

時(shí)鐘要求：

驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)用于ATmega168的4MHz時(shí)鐘速率。示例代碼顯示了如何設(shè)置此時(shí)鐘速率。如果要以其他速率運(yùn)行，則必須調(diào)整驅(qū)動(dòng)程序中的常數(shù)。如果需要這樣做，請(qǐng)給我發(fā)送電子郵件。

TWI_Master_Initialise（）

此函數(shù)將初始化TWI硬件以進(jìn)行I2C模式操作。在程序開(kāi)始時(shí)調(diào)用一次。它返回void并且沒(méi)有參數(shù)。確保在初始化后通過(guò)調(diào)用swi（）來(lái)啟用中斷。

TWI_Get_State_Info（）

此函數(shù)返回I2C錯(cuò)誤信息，如果I2C事務(wù)期間發(fā)生錯(cuò)誤，則使用此函數(shù)。由于此函數(shù)僅返回錯(cuò)誤代碼，因此我使用函數(shù)TWI_Act_On_Failure_In_Last_Transmission（TWIerrorMsg）來(lái)閃爍錯(cuò)誤LED。錯(cuò)誤代碼在TWI_Master.h中定義，但已修改以在錯(cuò)誤LED上發(fā)出信號(hào)。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)示例代碼。調(diào)用方法如下：

TWI_Act_On_Failure_In_Last_Transmission（TWI_Get_State_Info（））

請(qǐng)注意，通過(guò)確保I2C事務(wù)完成（如下所述），然后在全局狀態(tài)字中進(jìn)行一點(diǎn)測(cè)試來(lái)完成錯(cuò)誤檢查。 br》 TWI_Start_Read_Write（）

TWI_Start_Random_Read（）

這兩個(gè)功能與上述相應(yīng)功能相同，但有一些例外。

它們不返回任何錯(cuò)誤值。

讀取的數(shù)據(jù)為沒(méi)有轉(zhuǎn)移到緩沖區(qū)。這樣做將通過(guò)下面描述的功能完成。

調(diào)用TWI_Start_Random_Read時(shí)，messageSize應(yīng)該是請(qǐng)求的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)加1，而不是2。

ATmega168的I2C驅(qū)動(dòng)程序是中斷驅(qū)動(dòng)的。也就是說(shuō)，啟動(dòng)I2C事務(wù)，然后在主例程繼續(xù)運(yùn)行時(shí)獨(dú)立執(zhí)行。當(dāng)主例程要從它啟動(dòng)的I2C事務(wù)中獲取數(shù)據(jù)時(shí)，它必須檢查該數(shù)據(jù)是否可用。錯(cuò)誤檢查的情況相同。在檢查錯(cuò)誤之前，主例程必須確保I2C事務(wù)已完成。接下來(lái)的兩個(gè)函數(shù)用于這些目的。

TWI_Transceiver_Busy（）

在檢查錯(cuò)誤之前，調(diào)用此函數(shù)以查看I2C事務(wù)是否已完成。示例程序演示了如何使用此方法。

TWI_Read_Data_From_Buffer（）

調(diào)用此函數(shù)可將數(shù)據(jù)從I2C驅(qū)動(dòng)程序的接收緩沖區(qū)傳輸?shù)较⒕彌_區(qū)。此功能將確保在傳輸數(shù)據(jù)之前完成I2C事務(wù)。當(dāng)此函數(shù)返回一個(gè)值時(shí)，我發(fā)現(xiàn)直接檢查錯(cuò)誤位更加可靠。調(diào)用方法如下。消息大小應(yīng)比所需的數(shù)據(jù)位數(shù)大一。數(shù)據(jù)將從第二個(gè)位置開(kāi)始在messageBuf中。

temp = TWI_Read_Data_From_Buffer（messageBuf，messageSize）;

第4步：構(gòu)建！

首先下載文件I2C Schematics.zip。您可能需要在工作區(qū)中創(chuàng)建一個(gè)I2C文件夾，以保存原理圖和示例程序文件。將原理圖解壓縮到該目錄中。您會(huì)找到一個(gè)名為I2C Schematics的文件夾。打開(kāi)名為tiny I2C.pdf的文件。此示意圖顯示了ATtiny2313 Ghetto開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和PCA8574A I/O端口擴(kuò)展器（周圍帶有大虛線框）。端口擴(kuò)展器電路建立在面包板上。看看照片，看看這些電路是什么樣的。它們確實(shí)非常簡(jiǎn)單。

該原理圖的ATtiny2313部分只是帶有三個(gè)閃爍指示燈（LED1、2和3，以及R4、5和6）和一個(gè)掛鉤的按鈕（S1）的Ghetto開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 ，以及其他一些細(xì)節(jié)。該細(xì)節(jié)是增加了跳線（JP4、5和6），可以將其刪除以允許連接I2C總線SCL和SDA線。跳線必須在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行編程，然后將其卸下，以便可以連接SCL和SDA。照片顯示了跳線到位并被移除。這些跳線的位置由您決定，如果要使用I2C總線，只需將它們放在Ghetto開(kāi)發(fā)系統(tǒng)上。必須斷開(kāi)I2C總線，并設(shè)置跳線以進(jìn)行編程。請(qǐng)注意，對(duì)于I2C總線，您只需要真正關(guān)心JP4和JP6。如果您想使用SPI總線，請(qǐng)放入JP5。PCA8574AI/O端口擴(kuò)展器的面包板非常簡(jiǎn)單。提供Vcc（+5伏）和Gnd（接地）連接，并將AD0、1和2接地（使I2C從地址38十六進(jìn)制）。然后連接4個(gè)指示燈和4個(gè)DIP開(kāi)關(guān)。 （如果沒(méi)有DIP開(kāi)關(guān)，則可以使用電線。分別接地或懸空以分別打開(kāi)或關(guān)閉信號(hào)。）最后，將上拉電阻（R11和12）從SDA和SCL連接到Vcc。這些顯示為3.3K，但是從1.8K到5.1K的任何值都可以工作（也許可以達(dá)到10K，但我沒(méi)有嘗試過(guò)）。對(duì)ATtiny2313進(jìn)行編程后，就可以刪除跳線，并連接SDA和SCL進(jìn)行測(cè)試。

現(xiàn)在用于ATmega168。這里唯一的麻煩是您可能尚未為此處理器構(gòu)建Ghetto開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。如果是這樣，那么我提供的原理圖（MEGA I2C.pdf）將向您展示如何。這只是ATtiny2313版本的排列。如果您提前計(jì)劃，可以確保您的編程電纜可同時(shí)適用于兩個(gè)系統(tǒng)。主要區(qū)別在于添加了C2和C3。請(qǐng)參閱圖片中的這些位置，它們應(yīng)該非?？拷?a target="_blank">芯片；其中之一實(shí)際上在芯片之下。這些特別有助于將噪聲排除在模數(shù)轉(zhuǎn)換器之外。除非計(jì)劃使用SPI總線，否則不需要插入跳線，因?yàn)樵撔酒系腎2C總線不需要它們。請(qǐng)注意，PCA8754A面包板將保持不變。您只需將SDA和SCL連接起來(lái)，就可以使用！容易嗎？

第5步：我們進(jìn)行編碼和測(cè)試！

是時(shí)候構(gòu)建驅(qū)動(dòng)程序和示例程序了。我們將從剛構(gòu)建的ATtiny2313和PCA8574A面包板開(kāi)始。將文件I2C.zip下載到您的I2C工作目錄中并解壓縮。您將擁有一個(gè)名為I2C的新文件夾。在其中，您將找到USI I2C（用于ATtiny2313）和TWI I2C（用于ATmega168）。在USI I2C中，您會(huì)找到I_O端口文件夾。該文件夾包含我們第一個(gè)示例程序的代碼以及USI I2C驅(qū)動(dòng)程序。

使用WinAVR將代碼編譯并加載到ATtiny2313中。深呼吸并打開(kāi)電源。預(yù)期結(jié)果如下：

上電時(shí)，ATtiny2313的PD6端口上的LED 1閃爍兩次。

在按下按鈕（S1）之前，什么都不會(huì)發(fā)生。每次按下按鈕，將讀取開(kāi)關(guān)，并且其設(shè)置將顯示在連接到PCA8574A的LED上。更改開(kāi)關(guān)的值，按按鈕，LED將會(huì)改變。繼續(xù)這樣做，直到您克服了看到它起作用的快感。如果（上帝禁止?。┦虑闆](méi)有按預(yù)期進(jìn)行，請(qǐng)仔細(xì)檢查接線。 I2C錯(cuò)誤將通過(guò)LED3（PD4）閃爍來(lái)指示，這可能意味著您需要檢查SDA和SCL是否已連接到正確的引腳并被正確上拉。如果仍然無(wú)法解決問(wèn)題，請(qǐng)閱讀本節(jié)的其余部分以了解有關(guān)調(diào)試的信息。

現(xiàn)在返回并讓我們看一下代碼。打開(kāi)文件USI_I2C_Port.c。這是示例程序的代碼。 （USI_TWI_Master.c和USI_TWI_Master.h包含驅(qū)動(dòng)程序-除非感到好奇，否則可以忽略它們。）使用該示例指導(dǎo)自己的I2C應(yīng)用程序。

該程序通常向您展示如何初始化和使用I2C驅(qū)動(dòng)程序。 ，包括設(shè)置從站地址和消息緩沖區(qū)的其余部分，以及從中獲取數(shù)據(jù)。您還將看到我如何反跳按鈕并設(shè)置while循環(huán)。該程序有一些細(xì)節(jié)值得一提。請(qǐng)注意，來(lái)自交換機(jī)的數(shù)據(jù)在寫(xiě)入端口擴(kuò)展器上的LED之前必須先反轉(zhuǎn)。另請(qǐng)注意，必須將端口擴(kuò)展器上的輸入端口寫(xiě)為高電平，以使其正常工作。這些細(xì)節(jié)在PCA8574A數(shù)據(jù)手冊(cè)中進(jìn)行了描述。請(qǐng)務(wù)必仔細(xì)閱讀數(shù)據(jù)表！

更感興趣的是使用條件調(diào)試。在程序文件的開(kāi)始附近是語(yǔ)句//＃define DEBUG，并且在整個(gè)代碼中散布的是#ifdef DEBUG語(yǔ)句。只要未定義DEBUG（兩個(gè)斜杠使該行成為注釋并阻止其定義），就不會(huì)編譯#ifdef至#endif語(yǔ)句中的代碼。但是，如果事情沒(méi)有按您預(yù)期的那樣進(jìn)行，請(qǐng)使用未注釋的#define DEBUG重新編譯并重新加載代碼。您將獲得更多的LED閃爍，您可以對(duì)其進(jìn)行解碼，以跟隨程序的執(zhí)行，并幫助您準(zhǔn)確地找出問(wèn)題所在。實(shí)際上，我建議您嘗試此操作以查看會(huì)發(fā)生什么。

您會(huì)看到隨著程序執(zhí)行的進(jìn)行，LED 2（PD5上的LED）將閃爍。從開(kāi)關(guān)讀取的值在端口擴(kuò)展器LED上顯示之前，將在LED 1（PD6）上閃爍。通過(guò)使用這些LED，您應(yīng)該能夠在程序運(yùn)行時(shí)對(duì)其進(jìn)行跟蹤。

接下來(lái)，我們將與ATmega168一起工作。如果您僅對(duì)ATtiny2313感興趣，請(qǐng)?zhí)^(guò)此部分。還在我這兒？好。移至TWI_I2C文件夾，將工作目錄更改為IO_Port，然后編譯并將TWI_I2C_Port.c加載到ATmega168中。從ATtiny2313斷開(kāi)SDA和SCL線，然后將它們連接到ATmega168。連接電源和地面，然后加電。操作應(yīng)該是一樣的！播放直到刺激消退，然后看一下代碼。

打開(kāi)TWI_I2C_Port.c。該代碼幾乎完全相同，除了錯(cuò)誤處理和容納中斷驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)程序。區(qū)別在于：

請(qǐng)注意，必須將時(shí)鐘設(shè)置為4MHz才能使I2C總線正常工作。

sei（）; I2C驅(qū)動(dòng)程序初始化后，該語(yǔ)句打開(kāi)中斷。

要檢查錯(cuò)誤，將測(cè)試特定的狀態(tài)位。

在讀取期間，必須調(diào)用TWI_Read_Data_From_Buffer函數(shù)將讀取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较⒕彌_區(qū)中。

在寫(xiě)入期間，必須使用（TWI_Transceiver_Busy（））來(lái)確保在檢查錯(cuò)誤之前傳輸已完成。

最后兩個(gè)功能已在上面的驅(qū)動(dòng)程序說(shuō)明中進(jìn)行了描述。除此之外，代碼與ATtiny2313幾乎相同。如果您想進(jìn)行調(diào)試，則DEBUG的工作原理也相同。

步驟6：使用I2C內(nèi)存

現(xiàn)在，我們已經(jīng)學(xué)會(huì)了使用I2C總線讀寫(xiě)I/O端口擴(kuò)展器，讓我們繼續(xù)使用RAM和I2C存儲(chǔ)器EEPROM。主要區(qū)別在于可以使用單個(gè)I2C命令從存儲(chǔ)器讀取或?qū)懭攵鄠€(gè)字節(jié)。

為準(zhǔn)備好進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)，我們需要稍微修改硬件并在試驗(yàn)板上建立幾個(gè)新電路。保留端口擴(kuò)展器電路，因?yàn)槲覀儗⑹褂盟鼇?lái)顯示一些內(nèi)存值。從PCA8574A上卸下DIP開(kāi)關(guān)，然后在那些引腳上放置閃爍指示燈。如果您沒(méi)有足夠的眨眼指示燈，請(qǐng)將P4到P7的指示燈移動(dòng)到P0到P3。 （要顯示的值足夠小。）

現(xiàn)在看原理圖I2C Ram.pdf并將PCF8570連接到試驗(yàn)板上。也看一下圖片。確保將引腳7連接到Vcc。從PCA8574A為SDA和SCL布線。不需要額外的上拉電阻。

如果您也對(duì)EEPROM感興趣，也可以使用24C16的I2C EEPROM.pdf構(gòu)建該電路，但請(qǐng)注意，該示例使用ATmega168。這個(gè)電路真的很簡(jiǎn)單。如上所述，應(yīng)該忽略地址位。只需接通電源并接地即可。由于我們還沒(méi)有完成對(duì)Ram的實(shí)驗(yàn)，因此請(qǐng)不要連接SDA和SCL。我們將通過(guò)連接到PCA8574A端口擴(kuò)展器和PCF8570 Ram的ATtiny2313開(kāi)始內(nèi)存實(shí)驗(yàn)。該程序?qū)⒁恍?shù)字寫(xiě)入Ram，然后將其讀回并顯示在Port Expander上。

將工作目錄更改為USI I2C下的RAM。使用生成文件來(lái)編譯和下載USI_I2C_RAM.c。請(qǐng)注意，I2C驅(qū)動(dòng)程序文件與我們先前使用的文件相同。接通電源，LED 1（PD6）上將閃爍一次。數(shù)據(jù)將被寫(xiě)入內(nèi)存的前4個(gè)字節(jié)。按下按鈕，將讀取并顯示兩個(gè)字節(jié)。您應(yīng)該在端口擴(kuò)展器（P0）上看到一個(gè)LED指示燈，停頓兩秒鐘，然后在兩個(gè)LED指示燈（P0和P1）上點(diǎn)亮。再暫停兩秒鐘，指示燈應(yīng)熄滅。再按一次按鈕可重新開(kāi)始序列。調(diào)試與上述方法相似。

讓我們看一下代碼。打開(kāi)USI_I2C_RAM.c。它看起來(lái)應(yīng)該與之前的代碼非常相似。主要區(qū)別在于讀取和寫(xiě)入內(nèi)存的細(xì)節(jié)。在實(shí)際執(zhí)行寫(xiě)操作的調(diào)用之前，先查看消息緩沖區(qū)的加載方式。第一個(gè)字節(jié)是從機(jī)地址，其讀/寫(xiě)位已適當(dāng)設(shè)置。但是下一個(gè)字節(jié)是開(kāi)始寫(xiě)入數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址。然后是實(shí)際的數(shù)據(jù)字節(jié)，這些字節(jié)將從我們指定的地址開(kāi)始依次加載到內(nèi)存中。我們將消息大小指定為6。因此，我們從地址00開(kāi)始寫(xiě)入，并將值01、03、02和06寫(xiě)入內(nèi)存位置00至03。

要從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，我們必須使用USI_TWI_Start_Random_Read。功能。消息緩沖區(qū)在第一個(gè)字節(jié)中獲取從機(jī)地址，在第二個(gè)字節(jié)中獲取起始地址。然后調(diào)用消息大小設(shè)置為要讀取的字節(jié)數(shù)加上2的函數(shù)。請(qǐng)注意，讀/寫(xiě)位無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)闊o(wú)論如何都將進(jìn)行讀取。返回的數(shù)據(jù)將從消息緩沖區(qū)的第二個(gè)位置開(kāi)始。讀入數(shù)據(jù)后，將其反轉(zhuǎn)以顯示在端口擴(kuò)展器上，并一次向其寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)，并在兩個(gè)值之間暫停。最后，端口擴(kuò)展器LED熄滅。對(duì)端口擴(kuò)展器的寫(xiě)入與前面的示例相同。有趣的是，您可以取消上面的#define DEBUG語(yǔ)句的注釋，并看到許多閃爍的LED。

在另一個(gè)成功的實(shí)驗(yàn)后興奮不已，讓我們轉(zhuǎn)到ATmega168和EEPROM。將工作目錄更改為TWI I2C下的EEPROM。使用生成文件來(lái)編譯和下載TWI_I2C_EEPROM.c。請(qǐng)注意，I2C驅(qū)動(dòng)程序文件與我們先前用于PCA8574A的文件相同。要測(cè)試程序，請(qǐng)斷開(kāi)ATtiny2313的連接并連接ATmega168。將I2C總線掛在Ram上并加電。結(jié)果不同，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在正在寫(xiě)入和讀取更多數(shù)據(jù)。初始化時(shí)，PD7上的LED 1應(yīng)該閃爍。按下按鈕，數(shù)據(jù)將從存儲(chǔ)器中讀取并顯示。 PCA8574上的LED應(yīng)按以下順序閃爍：P1，P0和P2（全部熄滅），P0和P1，P1和P2。最后，端口LED均應(yīng)熄滅。再按一次按鈕即可重復(fù)。

哦，等一下，你說(shuō)。該程序不是用于EEPROM嗎？由于我們正在訪問(wèn)具有相同I2C地址的存儲(chǔ)設(shè)備，因此同一程序?qū)am和EEPROM均有效。斷電，然后將SDA和SCL從Ram移至EEPROM，然后再次運(yùn)行程序。它應(yīng)該工作完全相同。請(qǐng)注意，由于EEPROM和Ram共享相同的地址，因此它們不能同時(shí)連接到I2C總線。 （其中一些聰明的人可能會(huì)考慮更改Ram上的可編程地址位，但這仍然行不通。24C16使用了可以為Ram編程的整個(gè)地址塊。）

好，讓我們來(lái)看一下最后一個(gè)程序。打開(kāi)TWI_I2C_EEPROM.c。首先要注意的是，我已經(jīng)說(shuō)明了如何尋址完整的24C16 EEPROM?？梢栽?個(gè)不同的I2C從設(shè)備地址上以256字節(jié)塊的形式對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)。查看如何將MEMORY_ADDR定義為十六進(jìn)制50的起始地址；這就是公羊工作的原因。如果要訪問(wèn)24C16的其他塊，請(qǐng)使用我已指出的其他地址?？纯次胰绾卧O(shè)置寫(xiě)入內(nèi)存。首先將設(shè)置了讀/寫(xiě)位的從機(jī)地址放入緩沖區(qū)，然后將起始地址00放入，然后是16字節(jié)數(shù)據(jù)。調(diào)用函數(shù)TWI_Start_Read_Write以將消息大小設(shè)置為18寫(xiě)入數(shù)據(jù)（如前所述）。按下按鈕時(shí)，我們使用TWI_Start_Random_Read和TWI_Read_Data_From_Buffer讀回?cái)?shù)據(jù)。每第三個(gè)字節(jié)顯示在端口擴(kuò)展器LED上。最后，LED熄滅以等待下一次按鈕按下。

您可能想知道為什么我選擇寫(xiě)16個(gè)字節(jié)。如果仔細(xì)閱讀數(shù)據(jù)表，您會(huì)發(fā)現(xiàn)24C16只要接收到16個(gè)字節(jié)就執(zhí)行寫(xiě)周期，即使發(fā)送了更多字節(jié)也是如此。因此，這似乎是一個(gè)不錯(cuò)的數(shù)字。如果選擇增加此值，則必須更改MESSAGEBUF_SIZE的大小。您還必須在TWI_Master.h中更改值TWI_BUFFER_SIZE。這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)程序從消息緩沖區(qū)復(fù)制了數(shù)據(jù)，以供中斷服務(wù)程序使用。結(jié)果恭喜！現(xiàn)在您可以在自己的項(xiàng)目中使用I2C總線了！

第7步：網(wǎng)絡(luò)資源

以下是用于實(shí)驗(yàn)的零件的數(shù)據(jù)表鏈接。如果您什么都沒(méi)有，那么您肯定應(yīng)該得到這些。端口擴(kuò)展器，Ram，EEPROM和NXP作為I2C的創(chuàng)建者，NXP（Philips）有很多很棒的東西。 （他們喜歡在URL中使用方括號(hào)，所以我不能在此處正確包括它們。抱歉。）要進(jìn)入I2C區(qū)域，請(qǐng)從“產(chǎn)品”列表中選擇“接口”。訪問(wèn)它們提供的所有數(shù)據(jù)表和應(yīng)用筆記，尤其是I2C總線描述和技術(shù)細(xì)節(jié)。

從Atmel獲得ATtiny2313和ATmega168數(shù)據(jù)表（數(shù)據(jù)手冊(cè)？）。

Atmel應(yīng)用筆記在這里。看一下AVR310和AVR315，也獲取代碼。

在這里看看更多I2C內(nèi)容。

步驟8：極客注意事項(xiàng)

對(duì)于想要了解詳細(xì)信息的真正極客，如果您查看Atmel Apps Notes和驅(qū)動(dòng)程序代碼，請(qǐng)牢記以下幾點(diǎn)：

-尋址和命令I(lǐng)2C設(shè)備的方法不是規(guī)范的一部分！除了從機(jī)地址和讀/寫(xiě)位以外，沒(méi)有指定命令，模式等，這些命令，模式等特定于給定設(shè)備。為清楚起見(jiàn)，請(qǐng)注意Atme中使用的方案