引言
I2C (內(nèi)置集成電路)是一種2線接口,實(shí)現(xiàn)集成電路之間的雙向通信。本應(yīng)用筆記介紹maxqi2c庫(kù),它是MAXQ2000微控制器(μC)的軟件I2C驅(qū)動(dòng)。maxqi2c庫(kù)采用擴(kuò)展C語言編寫,由MAXQ的IAR嵌入式平臺(tái)編譯。它由兩個(gè)文件組成:maxqi2c.h和maxqi2c.c。當(dāng)這些文件包含在MAXQ2000固件工程時(shí),使用μC的任意GPIO引腳,便可實(shí)現(xiàn)100kHz或者400kHz靈活的I2C通信。
MAXQ系列的微控制器具有高速、靈活的GPIO模塊以及獨(dú)立的I/O供電,適用于位拆裂等應(yīng)用。
本應(yīng)用筆記討論的實(shí)例工程文件可以從Maxim Integrated Products網(wǎng)站下載。
配置maxqi2c庫(kù)
用戶應(yīng)將maxqi2c庫(kù)文件(maxqi2c.h和maxqi2c.c)復(fù)制到MAXQ2000工程目錄中,對(duì)文件進(jìn)行配置,建立所需的I2C接口。通過編輯以下代碼(清單1)實(shí)現(xiàn)所有的配置,該代碼位于maxqi2c.h源文件的開始:清單1. maxi2c.h用戶定義代碼。
/* USER MUST CUSTOMIZE THE FOLLOWING DEFINE STMTS - START */ // Enter the port used for SDA and SCL #define SDA_PORT 0 #define SCL_PORT 0 // Enter the pin used for SDA and SCL #define SDA_PORT_BIT 0 #define SCL_PORT_BIT 1 // Uncomment one of these define statements to select I2C bus speed #define I2C_400_KHZ //#define I2C_100_KHZ // Comment out the following define statement to disable clock // stretching in i2cRecv() #define I2C_CLOCK_STRETCHING /* USER MUST CUSTOMIZE THE FOLLOWING DEFINE STMTS - END */注釋:用戶定義代碼編譯時(shí)實(shí)現(xiàn),因此,運(yùn)行時(shí)間固定。
選擇SCL和SDA引腳
需選擇兩個(gè)GPIO引腳用作SCL和SDA。為SCL和SDA選擇了I/O之后,必須對(duì)SDA_PORT和SCL_PORT定義語句進(jìn)行編輯,以反映SDA和SCL所需的端口。也必須對(duì)SDA_PORT_BIT和SCL_PORT_BIT定義語句進(jìn)行編輯,以反映SDA和SCL所需的引腳(在所選端口上)。上面清單1中的源代碼在I/O端口0分配引腳0,作為SDA,在I/O端口0分配引腳1,作為SCL。
選擇通信速率
通過注釋I2C_400_KHZ和I2C_100_KHZ兩個(gè)定義語句之一來選擇通信速率。清單1的源代碼通過400kHz I2C總線初始化maxqi2c庫(kù),進(jìn)行通信。由于I2C接口是逐位控制,通信速率實(shí)際略低于400kHz (或者,另一種選擇100kHz)。為達(dá)到全速400kHz通信,固件設(shè)計(jì)人員必須學(xué)習(xí)maxi2c庫(kù),去掉某些源代碼,發(fā)揮庫(kù)的靈活性。
注釋:maxqi2c庫(kù)包括時(shí)延以滿足I2C規(guī)范。這些時(shí)延在maxqi2c.c文件的開始,假設(shè)MAXQ2000具有20MHz系統(tǒng)時(shí)鐘;如果采用了速率較低的時(shí)鐘,可以減小時(shí)延。
使用時(shí)鐘擴(kuò)展
maxqi2c庫(kù)的時(shí)鐘擴(kuò)展僅在調(diào)用i2cRecv()函數(shù)開始傳送時(shí)(地址傳輸完畢,經(jīng)過地址確認(rèn)后,或者在傳送開始時(shí))使用。因此,I2C傳送可以采用以下格式的時(shí)鐘擴(kuò)展:[S] [ADDR] [R] [A] [clock stretch] [DATA0] [A] ... [DATAN-1] [A] or [clock stretch] [DATA0] [A] ... [DATAN-1] [N] [P] or [clock stretch] [DATA0] [A] ... [DATAN-1] [A]使用maxqi2c一節(jié)中的i2cRecv()說明,maxqi2c庫(kù)使用實(shí)例一節(jié)中的代碼解釋了怎樣產(chǎn)生這些格式的I2C命令。
要使能時(shí)鐘擴(kuò)展,則不應(yīng)注釋掉I2C_CLOCK_STRETCHING定義聲明。如果不需要時(shí)鐘擴(kuò)展,通過注釋掉I2C_CLOCK_STRETCHING定義語句禁用它。禁用時(shí)鐘擴(kuò)展會(huì)稍微提高maxqi2c庫(kù)i2cRecv()函數(shù)的速率。
上面清單1的源代碼使能時(shí)鐘擴(kuò)展。
使用maxqi2c
由4個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)maxqi2c庫(kù)從軟件I2C驅(qū)動(dòng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù):i2cInit()、i2cIsAddrPresent()、i2cSend()和i2cRecv()。這些函數(shù)的文檔也包含在maxqi2c.h文件中。這些函數(shù)都不需要正式的參數(shù),而是采用4個(gè)全局變量為這些函數(shù)存儲(chǔ)參數(shù):i2cData (無符號(hào)字符 *)、i2cDataLen (無符號(hào)整數(shù))、i2cDataAddr (無符號(hào)字符)和i2cDataTerm (無符號(hào)字符)。該方法在函數(shù)調(diào)用時(shí)不進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制,從而支持固件以更快的速率運(yùn)行。4個(gè)用作maxqi2c庫(kù)參數(shù)的全局變量是:i2cData (無符號(hào)字符 *)、i2cDataLen (無符號(hào)整數(shù))、i2cDataAddr (無符號(hào)字符)和i2cDataTerm (無符號(hào)字符)。
i2cInit()
必須在調(diào)用任何其他maxqi2c函數(shù)之前調(diào)用該函數(shù)。它初始化maxqi2c.h文件中用戶定義代碼所選擇的端口引腳。該函數(shù)不需要參數(shù)(局部或者全局),不返回?cái)?shù)值。i2cIsAddrPresent()
該函數(shù)使MAXQ2000能夠查詢I2C總線,以確定是否有特定地址的器件。該函數(shù)有一個(gè)參數(shù)――全局變量i2cDataAddr,它必須由器件地址裝入,查詢I2C總線是否有器件。該函數(shù)還返回一個(gè)數(shù)值(無符號(hào)字符類型)。如果找到了給定地址的器件,該數(shù)值等于I2C_XMIT_OK,如果沒有找到給定地址的器件,則等于I2C_XMIT_FAILED。為確定在I2C總線上是否有特定器件,i2cIsAddrPresent()按照下面的格式發(fā)送一個(gè)I2C命令:
[S] [ADDR] [W] [A] [P]
i2cSend()
該函數(shù)使MAXQ2000能夠通過軟件I2C驅(qū)動(dòng)向器件傳送數(shù)據(jù)。i2cSend()需要以下4個(gè)參數(shù)(均為全局變量)來初始化:- i2cData (無符號(hào)字符 *):被傳送字節(jié)陣列的第一個(gè)字節(jié)指針。
- i2cDataLen (無符號(hào)整數(shù)):向I2C總線傳送的字節(jié)數(shù)(不包括器件地址)。
- i2cDataAddr (無符號(hào)字符):數(shù)據(jù)將被傳送到的器件的地址。注意,如果該變量設(shè)置為0,將不發(fā)送地址,傳送I2C數(shù)據(jù)。
- i2cDataTerm (無符號(hào)字符):I2C傳送如何結(jié)束。調(diào)用i2cSend(): I2C_TERM_NONE或者I2C_TERM_STOP時(shí),該變量可以取兩個(gè)值。
表1. i2cSend()送出的I2C命令
i2cDataLen(hex) | i2cDataAddr(hex) | i2cDataTerm | I2C Command Format |
0x0002 | 0x7E | I2C_TERM_STOP | [S] [ADDR] [W] [A] [DATA0] [A] [DATA1] [P] |
0x0002 | 0x7E | I2C_TERM_NONE | [S] [ADDR] [W] [A] [DATA0] [A] [DATA1] [A] |
0x0002 | 0x00 | I2C_TERM_NONE | [DATA0] [A] [DATA1] [A] |
0x0002 | 0x00 | I2C_TERM_STOP | [DATA0] [A] [DATA1] [A] [P] |
注釋:表1中的最后3個(gè)格式顯示了i2cSend()怎樣向I2C總線上的同一個(gè)器件連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。
如果尋址器件每一字節(jié)作出應(yīng)答,i2cSend()函數(shù)返回一個(gè)等于I2C_XMIT_OK的數(shù)值(無符號(hào)字符類型),如果尋址器件每字節(jié)沒有應(yīng)答,返回值則等于I2C_XMIT_FAILED。當(dāng)一個(gè)字節(jié)沒有得到應(yīng)答時(shí),函數(shù)將立即返回。
i2cRecv()
該函數(shù)使MAXQ2000能夠使用軟件I2C驅(qū)動(dòng)從器件接收數(shù)據(jù)。i2cRecv()函數(shù)需要以下4個(gè)參數(shù)(均為全局變量)來初始化:- i2cData (無符號(hào)字符 *):存儲(chǔ)接收數(shù)據(jù)陣列的第一個(gè)字節(jié)指針。
- i2cDataLen (無符號(hào)整數(shù)):從I2>C總線上接收到的字節(jié)數(shù)(不包括器件地址)。
- i2cDataAddr (無符號(hào)字符):將要接收數(shù)據(jù)的器件地址。注意,如果該變量設(shè)置為0,將不發(fā)送地址,接收I2C數(shù)據(jù)。
- i2cDataTerm (無符號(hào)字符):I2C傳送如何結(jié)束。調(diào)用i2cRecv(): I2C_TERM_NONE、 I2C_TERM_ACK或者I2C_TERM_NACK_AND_STOP時(shí),該變量可以取三個(gè)值。
表2. 禁用時(shí)鐘擴(kuò)展,i2cRecv()發(fā)送的I2C命令
i2cDataLen(hex) | i2cDataAddr(hex) | i2cDataTerm | I2C Command Format |
0x0002 | 0x7E | I2C_TERM_NACK_AND_STOP | [S] [ADDR] [R] [A] [DATA0] [A] [DATA1] [N] [P] |
0x0002 | 0x7E | I2C_TERM_ACK | [S] [ADDR] [R] [A] [DATA0] [A] [DATA1] [A] |
0x0002 | 0x00 | I2C_TERM_ACK | [DATA0] [A] [DATA1] [A] |
0x0002 | 0x00 | I2C_TERM_NACK_AND_STOP | [DATA0] [A] [DATA1] [N] [P] |
注釋:表2中的最后3個(gè)格式顯示了i2cRecv()怎樣從I2C總線上的同一個(gè)器件連續(xù)接收數(shù)據(jù)。
如果地址作為I2C命令的一部分進(jìn)行發(fā)送,沒有得到應(yīng)答,i2cRecv()函數(shù)返回一個(gè)等于I2C_XMIT_FAILED的數(shù)值(無符號(hào)字符),否則,返回I2C_XMIT_OK。
帶有時(shí)鐘擴(kuò)展的maxqi2c庫(kù)使用實(shí)例
以下實(shí)例顯示了怎樣利用maxqi2c庫(kù)從MAX1169 ADC接收16位采樣,由MAXQ的RS-232端口,將這些數(shù)據(jù)傳送至PC。原理
采用MAX1169 ADC評(píng)估板和MAXQ2000評(píng)估板(Rev B)實(shí)現(xiàn)了該實(shí)例。圖1顯示了兩塊評(píng)估板的連接。MAXQ2000 I/O端口的引腳0和引腳1 (分別在J2-30和J2-28)用作I2C總線上的主機(jī)SDA和SCL線。圖1. MAX1169評(píng)估板和MAXQ2000評(píng)估板(Rev B)連接原理圖,將由maxqi2c庫(kù)使用。
注釋:MAXQ2000評(píng)估板上的MAXQ2000高頻晶振(Y1)以20MHz晶振替代。MAX1169評(píng)估板的跳接器設(shè)置和MAXQ2000評(píng)估板的開關(guān)設(shè)置在表3和表4中:
表3:MAX1169評(píng)估板的跳接器設(shè)置
跳接器 | 短路器位置 |
JU1 | 引腳1和2之間安裝短路器 |
JU2 | 引腳1和2之間安裝短路器 |
JU3 | 引腳1和2之間安裝短路器 |
JU4 | 沒有短路器 |
JU5 | 沒有短路器 |
表4. MAXQ2000評(píng)估板(Rev B)開關(guān)設(shè)置
開關(guān) | 位置 |
SW1-1 | 斷開 |
SW1-2 | 斷開 |
SW1-3 | 斷開 |
SW1-4 | 打開 |
SW1-5 | 斷開 |
SW1-6 | 斷開 |
SW1-7 | 打開 |
SW1-8 | 斷開 |
SW6-1 | 斷開 |
SW6-2 | 斷開 |
SW6-3 | 斷開 |
SW6-4 | 斷開 |
SW6-5 | 斷開 |
SW6-6 | 斷開 |
SW6-7 | 斷開 |
SW6-8 | 打開 |
固件
該實(shí)例(max1169.c)的固件文件在附錄A中給出。完整的工程資料可以在Maxim MAXQ2000網(wǎng)頁(yè)下載,采用MAXQ IAR嵌入式平臺(tái)編譯。該實(shí)例中,maxqi2c庫(kù)的用戶定義代碼(在maxqi2c.h文件的開始)與清單1的源代碼完全相同。max1169.c文件包括兩個(gè)頭文件:iomaxq200x.h和maxqi2c.h。注意,實(shí)例中的iomaxq200x.h文件將忽略MAXQ包含路徑IAR嵌入式平臺(tái)中的iomaxq200x.h文件。iomaxq200x.h文件為maxqi2c庫(kù)所需的每個(gè)端口引腳進(jìn)行定義。包含了maxqi2c.h文件,以支持固件調(diào)用maxqi2c庫(kù)函數(shù)。
固件分成5步,在max1169.c文件中標(biāo)出(參見附錄A)。
第1步初始化UART0,以19200bps進(jìn)行異步通信。注意,如果MAXQ2000系統(tǒng)時(shí)鐘不是20MHz,必須修改寄存器PR0的分配以獲得所需的波特率。
第2步調(diào)用i2cInit()函數(shù),以初始化I2C總線MAXQ2000所使用的引腳。
第3步初始化參數(shù),調(diào)用i2cRecv()函數(shù)。參數(shù)經(jīng)過初始化,按照下面的格式傳送I2C命令:
[S] [ADDR] [R] [A] [clock stretch] [DATA0] [A] [DATA1] [A (termination)]第4步將地址參數(shù)設(shè)置為0。使i2cRecv()函數(shù)按照下面的格式傳送I2C命令:
[clock stretch] [DATA0] [A] [DATA1] [A (termination)]第5步是周期不確定的循環(huán)。該循環(huán)調(diào)用i2cRecv() (按照第4步定義的格式),從MAX1169接收一個(gè)16位采樣。由UART0將該16位采樣傳送(MSB在前)至PC。由于匹配參數(shù)i2cDataTerm總是等于I2C_TERM_ACK,循環(huán)的周期不確定,MAX1169不會(huì)看到停止?fàn)顟B(tài)。
附錄A: max1169.c
/* * DEMO of maxqi2c Software I2C Driver * (uses evkits for the MAX1169 and MAXQ2000) * * by: Paul Holden - MAXIM INTEGRATED PRODUCTS * * * DESC: Test program for the maxqi2c.c/maxqi2c.h I2C * driver for the MAXQ2000. The program reads * 16-bit samples from the MAX1169 (running in * continuous conversion mode) and transmits them * using the UART0 port. * * NOTE - THE FOLLOWING CODE ASSUMES THE MAXQ2000 HAS * A Fsysclk=20MHz. */ #include "iomaxq200x.h" #include "maxqi2c.h" void main() { unsigned char data[2]; // 1. Init UART0 PD7_bit.bit0 = 1; // Set TX0 pin as output SCON0 = 0x42; SMD0 = 0x02; PR0 = 0x07DD; // 19200bps // 2. Init bit-banged I2C port i2cInit(); // 3. Send initial I2C request // [S] [ADDR+R] [A] [clock_stretch] [DATA0] [A] [DATA1] [A (termination)] i2cData = (unsigned char *)(&data); // cast needed! i2cDataAddr = 0x7E; i2cDataLen = 0x0002; i2cDataTerm = I2C_TERM_ACK; i2cRecv(); // 4. Init continuous conversion // [clock_stretch] [DATA0] [A] [DATA1] [A (termination)] i2cDataAddr = 0x00; // 5. Receive a 16-bit sample and transfer it to the UART0 port // one byte at a time. Repeat forever... while (1) { i2cRecv(); while(!SCON0_bit.TI); // Wait for UART0 Buffer to be empty SCON0_bit.TI = 0; // Reset TI flag SBUF0 = data[0]; // Send data byte 0 while(!SCON0_bit.TI); // Wait for UART0 Buffer to be empty SCON0_bit.TI = 0; // reset TI flag SBUF0 = data[1]; // Send data byte 1 } }
評(píng)論
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