第019课 I2C

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第001节_I2C协议与EEPROM

I2C协议

I2C在硬件上的接法如下(图19-1)所示,主控芯片引出两条线SCL,SDA线,在一条I2C总线上可以接很多I2C设备,我们还会放一个上拉电阻(放一个上拉电阻的原因以后我们再说)。

Chapter19 lesson1 001.jpg

我们怎么传输数据,我们需要发数据从主设备发送到从设备上去,也需要把数据从从设备传送到主设备上去,数据涉及到双向传输。

举个例子:

Chapter19 lesson1 002.jpg


体育老师:可以把球发给学生,也可以把球从学生中接过来。

1.发球:a.老师说:注意了(start) b.老师对A学生说我要球发给你(地址)。

c.老师就把球发出去了(传输)。
d.A收到球之后,应该告诉老师一声(回应)。
e.老师说下课(停止)

2.接球:

a.老师说注意了(start),
b.老师说:B把球发给我(地址)
c.B就把球发给老师(传输)
d.老师收到球之后,给B说一声,表示收到球了(回应)。
e.老师说下课(停止)


我们就使用这个简单的例子,来解释一下IIC的传输协议。

  • 老师说注意了,表示开始信号(start)
  • 老师告诉某个学生,表示发送地址(address)
  • 老师发球/接球,表示数据的传输
  • 老师/学生收到球,回应表示:回应信号(ACK)
  • 老师说下课,表示IIC传输接受(P)

IIC传输数据的格式

1.写操作:

刚开始主芯片要发出一个start信号,然后发出一个设备地址(用来确定是往哪一个芯片写数据),方向(读/写,0表示写,1表示读)。

回应(用来确定这个设备是否存在),然后就可以传输数据,传输数据之后,要有一个回应信号(确定数据是否接受完成),然后再传输下一个数据。

每传输一个数据,接受方都会有一个回应信号,数据发送完之后,主芯片就会发送一个停止信号。

白色背景:主→从
灰色背景:从→主

Chapter19 lesson1 003.jpg

2.读操作:

刚开始主芯片要发出一个start信号,然后发出一个设备地址(用来确定是从哪一个芯片读取数据),方向(读/写,0表示写,1表示读)。

回应(用来确定这个设备是否存在),然后就可以传输数据,传输数据之后,要有一个回应信号(确定数据是否接受完成),然后在传输下一个数据。

每传输一个数据,接受方都会有一个回应信号,数据发送完之后,主芯片就会发送一个停止信号。

白色背景:主→从
灰色背景:从→主

Chapter19 lesson1 004.jpg


传输是以8位为单元数据传输的,先传输最高位(MSB),主芯片发出start信号之后,然后发出9个时钟传输数据。

(1)开始信号(S):SCL为高电平时,SDA由高电平向低电平跳变,开始传送数据。

(2)结束信号(P):SCL为高电平时,SDA由低电平向高电平跳变,结束传送数据。

(3)响应信号(ACK):接收器在接收到8位数据后,在第9个时钟周期,拉低SDA

SDA上传输的数据必须在SCL为高电平期间保持稳定,SDA上的数据只能在SCL为低电平期间变化。如图 Chapter19 lesson1 005.jpg


1.问题:如何在SDA上实现双向传输?

答:主芯片通过一根SDA线既可以把数据发给从设备,也可以从SDA上读取数据,连接SDA线的引脚里面必然有两个引脚(发送引脚/接受引脚)。


2.问题:主设备(从设备)发送数据时,从设备(主设备)的发送引脚,不影响数据的发送,怎么做到呢?

答:里面放一个三极管,使用开极(极电集开发出去作为输出)电路,如下图 Chapter19 lesson1 006.jpg


下面画一个真值表: Chapter19 lesson1 007.jpg

  • 从真值表和电路图我们可以知道,当某一个芯片不行影响SDA线时,那就不驱动这个三极管。
  • 想输出高电平时;都不驱动(高电平就由上拉电阻决定)。
  • 想输出低电平,就驱动三极管。

从下面的例子可以看看数据是怎么传的(实现双向传输),比如:主设备发送(8bit)给从设备 1.前8个clk

  • 从设备不要影响,从设备不驱动三极管;
  • 主设备决定数据;

2.第9个clk,由从设备决定数据

  • 主设备不驱动三极管;
  • 从设备决定数据;

从上面的例子,就可以知道,怎样在一条线上实现,双向传输的办法。这就是为什么在SDA,SCL上放上拉电阻的原因。

在第9个时钟之后,如果有某一方处于繁忙状态,它可以一直把SCL拉低当SCL为低电平时候,大家都不应该使用IIC总线,只有当SCL从低电平变为高电平的时候,IIC总线才能被使用。

从前图我们也可以知道ACK信号应该是低电平。主设备不驱动三极管,如果从设备不驱动三极端的化SDA应该是高电平,当从设备接收数据之后,发出回应信号的时候,就会驱动三极管,让SDA变为低电平。所以说:ACK信号是低电平。

对于IIC协议它只能规定怎么传输数据,数据什么含义它完全不能够控制,数据的含义有从设备决定。

第002节_S3C2440的I2C控制器

在嵌入式系统里面的主控芯片一般都会有I2C控制器,要是没有可以根据I2C协议用GPIO管脚模拟,但是非常麻烦,我们要发送数据时,可以把数据放到某个寄存器,它就会自动的发出时钟,并且把数据发送给从设备,同时会等待从设备会返回回应信号。

当我们想发送一个数据的时候,要设置某个寄存器启动传输,它也一样会产生时钟,然后从设备就会把数据通过SDA传到I2C控制器里面,组装进某个寄存器里面,最终寄存器会把接收到的8位数据返回给我们的程序,从这里可以看到I2C控制器简化了I2C的操作。简短电路连接图,如图:

Chapter19 lesson2 001.jpg

Chapter19 lesson2 002.jpg


根据上图,我们首先设置IICCON(来设置时钟),时钟源是PCLK(是50MHZ)太快了我们需要设置这个分频系数,把时钟降低,降低到我们想要的SCL,然后我们要发出start信号,我们需要设置寄存器发出start信号,之后我们需要发出数据啊,我们的程序可以把数据写入到IICDS寄存器,一写入就会自动的发出时钟,并且把这8位数据从SDA发送给从设备,数据发送之后,在第九个时钟会收到回应信号,可以查询IICSTAT是否有ACK(有ACK表示数据发送成功了),可以继续发送数据,等发完数据之后,再来设置IICSTAT让它发出P信号。

在第九个CLK,就会产生一个中断,在中断处理过程中SCL被拉为低电平,谁都不能再使用IIC总线,等待中断处理完成.


怎样处理中断?

  • 写操作:

若无ACK,出错,然后发出P信号结束,

若有ACK信号表示上一个字节成功发送出去
若仍有数据,写入IICDS寄存器,然后清中断,一清中断就会释放SCL信号,继续发出时钟,把数据再次发送出去。
若没有数据了,发出P信号结束。
  • 读操作:

读到8位数时,应该回应一个ACK信号。

还想读数据,清中断,启动传输。等它再次发生中断时,再来读取IICDS寄存器,得到数据。不想读取数据,发出P信号结束。

重点: 发生中断时,我们的IIC控制器会把SCL拉低,阻止任何设备再使用IIC总线,清中断之后才能继续使用,这种机制就给我们中断服务程序的执行提供了时间。


读-写操作

  • 在发送模式:
1.往寄存器IICDS寄存器放入一个val值。
2.发完,产生中断,并且会把 SCL拉低。
3.在中断程序里,判断状态,然后往IICDS里面写入下一个数据,一旦写入下一个数据IIC继续操作,若再次发完,就会再次产生中断。
  • 在接受模式:
1.我的程序发起传输,接受数据。
2.接收到数据之后,产生中断,SCL被拉低。
3.中断程序里,判断数据是否要继续接受等,如果还有继续接受的话,再次设置,设置好之后读IICDS寄存器,一但读出来IIC。
继续接受下一个数据,收到新数据之后,又会产生一个中断(就是这样循环操作)。


(l)IICCON寄存器(Multi-masterIIC-buscontrol)

IICCON寄存器用于控制是否发出ACK信号、设置发送器的时钟、开启,i2c中断,并标识中断是否发生。它的各位含义如表:

Chapter19 lesson2 003.jpg

使用IICCON寄存器时,有如下注意事项。

1.发送模式的时钟频率由位[6]、位[3:0]联合决定,另外,llCCON[6]=0,IICCON[3:0] 不能取0或10

2.12c中断在以下3种情况下发生:当发出地址信息或接收到一个从机地址并且吻合时,当总线仲裁失败时,当发送/接收完一个字节的数据(包括响应位)时。

3.基于SDA、SCL线上时间特性的考虑,要发送数据时,先将数据写入IICDS寄存器,然后再清除中断。

4.如果IICCON[5]=0,IICCON14]将不能正常工作。所以,即使不使用12c中断,也要将IICCON[5]设为1。


(2)IICSTAT寄存器(Multi-masterIIC-buscontrol/status)

IICSTAT寄存器用于选择12c接口的工作模式,发出S信号、P信号,使能接收/发送功能,并标识各种状态,比如总线仲裁是否成功、作为从机时是否被寻址、是否接收到0地址、是否接收到ACK信号等。IICSTAT寄存器的各位如表:

Chapter19 lesson2 004.jpg


(3)IICADD寄存器(Multi-masterIlC-busaddress)

用到IICADD寄存器的位[7:11],表示从机地址。IICADD寄存器在串行输出使能位 IICSTAT[4]为0时,才可以写入:在任何时间都可以读出。IICADD寄存器的各位如表: Chapter19 lesson2 005.jpg


(4)IICDS寄存器(Multi-masterIIC-busTx/Rxdatashift)

用到IICDS寄存器的位丨7:0],其中保存的是要发送或己经接收的数据。IICDS寄存器在串行输出使能位IICSTAT()1为1时,叼可以写入;在任何时间都可以读出。IICDS寄存器的各位如表:

Chapter19 lesson2 006.jpg


读写操作流程图

主机发送器模式操作:

Chapter19 lesson2 007.jpg

主机接收器模式操作:

Chapter19 lesson2 008.jpg

第003节_程序框架

写程序之前 考虑好程序的框架,我们想写出一个结构比较好,比较容易扩展的程序

我们先要考虑清楚框架的设计。

IIC控制器的功能

IIC会做什么事情呢?

对于IIC控制器,它负责传输数据,不知道数据的含义,但是它要实现写/读操作

读操作 Chapter19 lesson3 001.jpg

写操作 Chapter19 lesson3 002.jpg

IIC设备的功能

很显然,IIC控制器提供了传输数据的能力,至于数据有什么含义,IIC控制器并不知道,数据的含义有外接的IIC芯片决定,我们需要阅读芯片手册,才知道IIC控制器应该发出怎样的数据,

AT24cxx的操作方法 Chapter19 lesson3 003.jpg Chapter19 lesson3 004.jpg

显然我们的程序应该分为两层(IIC设备层,IIC控制器层),框架如下图所示: Chapter19 lesson3 005.jpg

我们提供一个统一的接口i2c_transfer,不关使用哪个芯片,他最终都会调用i2c_transfer,来选择某一款I2C控制器,把数据发送出去,或者从I2c设备读到数据,对于每一次传输的数据都可以用一个i2c_msg结构体来表示。但是,读某个地址的数据时,就要用两个i2c_msg结构体来描述它,因为一个i2c_msg结构体只能描述一个传输方向(读/写),我们读取ac24ccxx某个地址上的数据时,要先写出要读取的地址,然后来读取设备地址上的数据。

我们想设计出以一个结构体比较容易扩展的框架,对于I2C控制器我们要抽象出一个结构体i2c_controller,我们构造这个结构体之后,把这个这个结构体,告诉上层(I2C控制器那一层),上层有个管理者i2c_contreller.c文件。

我们在s3c2440_i2c_controller.c这个文件中我们构造出一个i2c_controller结构体,把它放入上层文件中的数组里,以后就根据结构体的名字,把这个结构体取出来使用。

假设我们有一个TI的开发板,在ti_i2c_controller.c文件中,也要构造出一个i2c_controller结构体,同样们也会把这个结构体放入上层的结构体数组(i2c_contreller.c文件中)中,以后根据名字先出来使用。


对于设备层中的at24cxx芯片我们写出at24cxx.c文件在这个文件实现读写函数:

1.at24cxx_write函数

2.at24cxx_read。


函数读写函数都会调用i2c_transfer发起IIC传输,所以我们写程序的时候主要的暂时会涉及到三个文件:

at24cxx.c, s3c2440_i2c_controller.c,i2c_contreller.c。在最上层会写出一个i2c_test.c文件,它会提供菜单供我们选择来测试。


下面我们写一个程序框架,涉及到的文件有:i2c_test.c、at24cxx.c、i2c_controller.c、s3c2440_i2c_controller.c。


i2c_test.c文件

该文件的内容如下:

void i2c_test(void)
{
	/* 初始化: 选择I2C控制器 */

	/* 提供菜单供测试 */
}

这个菜单最终会调用到at24cxx.c里面的函数。


at24cxx.c文件

在里面会使用标准的接口i2c_transfer来启动I2C传输。该文件的内容如下:

int at24cxx_write(unsigned int addr, unsigned char *data, int len)
{
	/* 构造i2c_msg */

	/* 调用i2c_transfer */
}


int at24cxx_read(unsigned int addr, unsigned char *data, int len)
{
	/* 构造i2c_msg */

	/* 调用i2c_transfer */
}


i2c_controller.c文件

该文件的内容如下:

/* 有一个i2c_controller数组用来存放各种不同芯片的操作结构体 */
void register_i2c_controller()
{
}

/* 根据名字来选择某款I2C控制器 */
void select_i2c_controller(char *name)
{
}

/* 实现 i2c_transfer 接口函数 */

int i2c_transfer(i2c_msg msgs, int num)
{

}

select_i2c_controller函数根据名字来选择某款I2C控制器后,以后就会使用被选择的I2C控制器来启动传输。

有数组一定有注册函数register_i2c_controller会把下面实现的I2C控制器结构体i2c_controller放到i2c_controller数组里面。


s3c2440_i2c_controller.c文件

对于具体的芯片,要实现自己的i2c_controller。该文件的内容如下:

/* 实现i2c_controller
          .init
          .master_xfer
          .name
 */

第004节_I2C控制器编程_框架

我们现在来讲I2C控制器怎么写,它是I2C程序中最核心的地方,我们要先构造几个结构体,这几个结构体放在i2c_controller.h里面。

我们要发出I2c传输时,要构造出i2c_msg,把构造出的i2c_msg扔给下面的i2c_controller.c,i2c_controller.c会选择某一个i2c控制器,使用里面的master_xfer来传输数据, 所以我们需要构造出一个i2c_controller结构体。


i2c_controller.h文件

文件的内容如下所示:

#ifndef _I2C_CONTROLLER_H
#define _I2C_CONTROLLER_H

typedef struct i2c_msg {
	unsigned int addr;  /* 7bits */
	int flags;  /* 0 - write, 1 - read */
	int len;
	int cnt_transferred;
	unsigned char *buf;
}i2c_msg, *p_i2c_msg;

typedef struct i2c_controller {
	int (*int)(void);
	int (*master_xfer)(i2c_msg msgs, int num);
	char *name;
}i2c_controller, *p_i2c_controller;


#endif /* _I2C_CONTROLLER_H */

解析:我们构造这两个结构体,我们要把它放在i2c_controller.c把它用起来,


i2c_controller.c文件

文件的内容如下所示:

include "i2c_controller.h"

#define I2C_CONTROLLER_NUM 10

/* 有一个i2c_controller数组用来存放各种不同芯片的操作结构体 */
static p_i2c_controller p_i2c_controllers[I2C_CONTROLLER_NUM];
static p_i2c_controller p_i2c_con_selected;


void register_i2c_controller(p_i2c_controller *p)
{
	int i;
	for (i = 0; i < I2C_CONTROLLER_NUM; i++)
	{
		if (!p_i2c_controllers[i])
		{
			p_i2c_controllers[i] = p;
			return;
		}
	}
}

解析:register_i2c_controller函数用于把参数中的结构体指针,注册到p_i2c_controllers指针数组中。


/* 根据名字来选择某款I2C控制器 */
int select_i2c_controller(char *name)
{
	int i;
	for (i = 0; i < I2C_CONTROLLER_NUM; i++)
	{
		if (p_i2c_controllers[i] && !strcmp(name, p_i2c_controllers[i]->name))
		{
			p_i2c_con_selected = p_i2c_controllers[i];
			return 0;
		}
	}
	return -1;
}

解析:select_i2c_controller函数根据参数中的名字(name) 从p_i2c_controllers指针数组中取出对应的结构体指针复制给p_i2c_con_selected结构体指针(静态全局变量)。


/* 实现 i2c_transfer 接口函数 */

int i2c_transfer(i2c_msg msgs, int num)
{
	return p_i2c_con_selected->master_xfer(msgs, num);
}

解析:i2c_transfer接口函数,调用选择的p_i2c_con_selected成员中master_xfer函数。


void i2c_init(void)
{
	/* 注册下面的I2C控制器 */
	s3c2440_i2c_con_add();

	/* 选择某款I2C控制器 */

	/* 调用它的init函数 */
}

解析:s3c2440_i2c_con_add()函数,把定义的s3c2440_i2c_con结构体注册到p_i2c_controllers数组中。


s3c2440_i2c_controller.c文件

中断服务函数,当发成中断是,就会调用中断服务函数,代码如下

void i2c_interrupt_func(int irq)
{
	/* 每传输完一个数据将产生一个中断 */

	/* 对于每次传输, 第1个中断是"已经发出了设备地址" */
}


s3c2440_i2c_con_init函数,用来初始化I2C,控制器代码如下:

void s3c2440_i2c_con_init(void)
{
	/* 设置时钟 */
	/* [7] : IIC-bus acknowledge enable bit, 1-enable in rx mode
	 * [6] : 时钟源, 0: IICCLK = fPCLK /16; 1: IICCLK = fPCLK /512
	 * [5] : 1-enable interrupt
	 * [4] : 读出为1时表示中断发生了, 写入0来清除并恢复I2C操作
	 * [3:0] : Tx clock = IICCLK/(IICCON[3:0]+1).
	 * Tx Clock = 100khz = 50Mhz/16/(IICCON[3:0]+1)
	 */
	IICCON = (0<<6) | (1<<5) | (30<<0);

	/* 注册中断处理函数 */
	register_irq(27, i2c_interrupt_func);
}

解析:

1).IICCON = (0<<6) | (1<<5) | (30<<0); 设置IICCON控制寄存器。选择发送时钟,使能中断。

2).register_irq(27, i2c_interrupt_func):注册中断处理函数,当发生I2C中断的时候就会调用i2c_interrupt_func中断处理函数。


初始化完成后,就可以调用do_master_tx写I2C从机了,这个函数仅仅启动I2C传输,然后等待,直到数据在中断服务程序中传输完毕后再返回。函数代码如下:

void do_master_tx(p_i2c_msg msg)
{
	msg->cnt_transferred = 0;
	
	/* 设置寄存器启动传输 */
	/* 1. 配置为 master tx mode */
		
	/* 2. 把从设备地址写入IICDS */
	IICDS = msg->addr<<1;
	
	/* 3. IICSTAT = 0xf0 , 数据即被发送出去, 将导致中断产生 */
	IICSTAT = 0xf0;
	

	/* 后续的传输由中断驱动 */

	/* 循环等待中断处理完毕 */
	while (msg->cnt_transferred != msg->len);
}

解析:

1).IICDS = msg->addr<<1: 把从机地址(高7位,所以需要向右移一位)写入到IICDS寄存器中。

2).IICSTAT = 0xf0:设置IICSTAT寄存器,将s3c2440设为主机发送器,并发出S信号后,紧接着就发出从机地址。后续的传输工作将在中断服务程序中完成。


do_master_rx函数的实现和do_master_tx函数类似,代码如下:

void do_master_rx(p_i2c_msg msg)
{
	msg->cnt_transferred = 0;
	
	/* 设置寄存器启动传输 */
	/* 1. 配置为 Master Rx mode */
		
	/* 2. 把从设备地址写入IICDS */
	IICDS = (msg->addr<<1)|(1<<0);
	
	/* 3. IICSTAT = 0xb0 , 从设备地址即被发送出去, 将导致中断产生 */
	IICSTAT = 0xb0;
	

	/* 后续的传输由中断驱动 */

	/* 循环等待中断处理完毕 */
	while (msg->cnt_transferred != msg->len);
}

解析: 1).IICDS = (msg->addr<<1)|(1<<0):把从设备地址写入IICDS,前7位是从机地址,第8位表示传输方向(0表示写操作,1表示读操作)。


s3c2440传输函数,根据标志位flags,来指明是读/写(1:读 0:写)。代码如下:

int s3c2440_master_xfer(p_i2c_msg msgs, int num)
{
	int i;
	for (i = 0; i < num; i++)	
	{
		if (msgs[i]->flags == 0)/* write */
			do_master_tx(msgs[i]);
		else
			do_master_rx(msgs[i]);
	}
}

我们定义一个i2c_controller结构体s3c2440_i2c_con。下面的代码对他进行初始化。

static i2c_controller s3c2440_i2c_con = {
	.name = "s3c2440",
	.init = s3c2440_i2c_con_init,
	.master_xfer = s3c2440_master_xfer,
};

s3c2440_i2c_con_add函数把上面定义的s3c2440_i2c_con结构体注册到上层的i2c_controller数组中。

void s3c2440_i2c_con_add(void)
{
	register_i2c_controller(&s3c2440_i2c_con);
}

第005节_I2C控制器编程_中断

中断控制器是IIC程序中的核心中的核心。

Start信号之后,发出设备地址,在第9个时钟就会产生一个中断,我们根据i2c的流程图来编写中断程序。

每传输完一个数据将产生一个中断,I2C操作的主体在中断服务程序,它可以分为两部分:写操作,读操作。

先分析写操作,代码如下:

void i2c_interrupt_func(int irq)
{
	int index;
	unsigned int iicstat = IICSTAT;

	p_cur_msg->cnt_transferred++;
	
	/* 每传输完一个数据将产生一个中断 */

	/* 对于每次传输, 第1个中断是"已经发出了设备地址" */

	if (p_cur_msg->flags == 0)	/* write */
	{
		/* 对于第1个中断, 它是发送出设备地址后产生的
		 * 需要判断是否有ACK
		 * 有ACK : 设备存在
		 * 无ACK : 无设备, 出错, 直接结束传输
		 */
		if (p_cur_msg->cnt_transferred == 0)  /* 第1次中断 */
		{
			if (iicstat & (1<<0))
			{ /* no ack */
				/* 停止传输 */
				IICSTAT = 0xd0;
				IICCON &= ~(1<<4);
				p_cur_msg->err = -1;
				delay(1000);
				return;
			}
		}

1).p_cur_msg->cnt_transferred初始值为-1(我们后面设置)。

2).p_cur_msg->cnt_transferred == 0表示是第一次传输数据产生的中断,即发送从设备地址产生的中断。

3).iicstat & (1<<0)表示主机没有接受到ACK信号(即发出的设备地址不存在),需要停止传输。

4).IICSTAT = 0xd0置IICSTAT寄存器的[5]写为0,以便发出P信号,但是由于这时IICCON[4]仍为1,P信号没有实际发出,当执行IICCON &= ~(1<<4);清除IICCON[4]后,P信号才真正发出。

5).等待一段时间,确保P信号已经发送完毕。


		if (p_cur_msg->cnt_transferred < p_cur_msg->len)
		{
			/* 对于其他中断, 要继续发送下一个数据
			 */
			IICDS = p_cur_msg->buf[p_cur_msg->cnt_transferred];
			IICCON &= ~(1<<4);
		}
		else
		{
			/* 停止传输 */
			IICSTAT = 0xd0;
			IICCON &= ~(1<<4);
			p_cur_msg->err = -1;
			delay(1000);
		}
	}

1).假如if (p_cur_msg->cnt_transferred < p_cur_msg->len)条件成立,表示数据还没有发送完毕,需要继续发送数据。

2).执行IICDS = p_cur_msg->buf[p_cur_msg->cnt_transferred把要发送的数据写入到IICDS寄存器中,经过执行IICCON &= ~(1<<4);清除中断标志后后,紧接着就自动把数据发送出去了,这将触发下一个中断。

3).如果条件不成立表示数据传输完毕,发出P信号,停止数据的传输。

写操作:I2C读操作的处理与写操作类似,我们就不进行分析了,代码如下:

else /* read */
	{
		/* 对于第1个中断, 它是发送出设备地址后产生的
		 * 需要判断是否有ACK
		 * 有ACK : 设备存在, 恢复I2C传输, 这样在下一个中断才可以得到第1个数据
		 * 无ACK : 无设备, 出错, 直接结束传输
		 */
		if (p_cur_msg->cnt_transferred == 0)  /* 第1次中断 */
		{
			if (iicstat & (1<<0))
			{ /* no ack */
				/* 停止传输 */
				IICSTAT = 0x90;
				IICCON &= ~(1<<4);
				p_cur_msg->err = -1;
				delay(1000);
				return;
			}
			else  /* ack */
			{
				/* 恢复I2C传输 */
				IICCON &= ~(1<<4);
				return;
			}
		}

		/* 非第1个中断, 表示得到了一个新数据
		 * 从IICDS读出、保存
		 */
		if (p_cur_msg->cnt_transferred < p_cur_msg->len)
		{
			index = p_cur_msg->cnt_transferred - 1;
			p_cur_msg->buf[index] = IICDS;
			/* 恢复I2C传输 */
			IICCON &= ~(1<<4);
		}
		else
		{
			/* 发出停止信号 */
			IICSTAT = 0x90;
			IICCON &= ~(1<<4);
			delay(1000);
		}
	}
}

我们还要在s3c2440_i2c_con_init函数中设置IICCON寄存器,设置ACK应答使能。

IICCON = (1<<7) | (0<<6) | (1<<5) | (30<<0);

第006节_EEPROM编程和测试代码

从设备程序,只涉及到两个函数分别是:从设备的写函数,从设备的读函数。下面下分析从设备的写函数,代码如下:

#define AT24CXX_ADDR 0x50

int at24cxx_write(unsigned int addr, unsigned char *data, int len)
{
	i2c_msg msg;
	int i;
	int err;
	unsigned char buf[2];

	
	for (i = 0; i < len; i++)
	{
		buf[0] = addr++;
		buf[1] = data[i];
		
		/* 构造i2c_msg */
		msg.addr  = AT24CXX_ADDR;
		msg.lags = 0; /* write */
		msg.len   = 2;
		msg.buf   = buf;
		msg.err   = 0;
		msg.cnt_transferred = -1;

		/* 调用i2c_transfer */
		err = i2c_transfer(&msg, 1);
		if (err)
			return err;
	}
	
	return 0;
}

1).#define AT24CXX_ADDR 0x50宏定义设备地址。

2).我们每次只写一个字节,所以我们需要构造出len个msg。

3).调用i2c接口函数,传输构造i2C_msg结构体,我们传输指针只需要传输四个字节,我们需要把以前的参数都改成传输指针的格式。


从设备读函数和写函数类似,读函数需要构造两个i2c_msg(每个i2c_msg只能表示一个传输方向) ,因为在读操作之前,需要把要读的地址告诉从设备。

代码如下:

int at24cxx_read(unsigned int addr, unsigned char *data, int len)
{
	i2c_msg msg[2];
	int err;
	
	/* 构造i2c_msg */
	msg[0].addr  = AT24CXX_ADDR;
	msg[0].lags  = 0; /* write */
	msg[0].len   = 1;
	msg[0].buf   = &addr;

	msg[0].err   = 0;
	msg[0].cnt_transferred = -1;

	msg[1].addr  = AT24CXX_ADDR;
	msg[1].lags  = 1; /* read */
	msg[1].len   = len;
	msg[1].buf   = data;
	msg[1].err   = 0;
	msg[1].cnt_transferred = -1;

	/* 调用i2c_transfer */
	err = i2c_transfer(&msg, 2);
	if (err)
		return err;
	return 0;
}

I2c_test测试程序如下所示:

void i2c_test(void)
{
	char c;

	/* 初始化 */
	i2c_init();

	while (1)
	{
		/* 打印菜单, 供我们选择测试内容 */
		printf("[w] Write at24cxx\n\r");
		printf("[r] Read at24cxx\n\r");
		printf("[q] quit\n\r");
		printf("Enter selection: ");

		c = getchar();
		printf("%c\n\r", c);

		/* 测试内容:
		 * 3. 编写某个地址
		 * 4. 读某个地址
		 */
		switch (c)		 
		{
			case 'q':
			case 'Q':
				return;
				break;
				
			case 'w':
			case 'W':
				do_write_at24cxx();
				break;

			case 'r':
			case 'R':
				do_read_at24cxx();
				break;
			default:
				break;
		}
	}
}

1).调用i2c_controller.c里面的 i2c_init()初始化函数,在这个函数中需要添加一些功能,i2c_init()代码如下所示:

void i2c_init(void)
{
	/* 注册下面的I2C控制器 */
	s3c2440_i2c_con_add();

	/* 选择某款I2C控制器 */
	select_i2c_controller("s3c2440");

	/* 调用它的init函数 */
	p_i2c_con_selected->init();
}
  • select_i2c_controller("s3c2440")用于选择s3c2440的i2c控制器。
  • p_i2c_con_selected->init()调用s3c2440的i2c控制器结构体中init初始化函数,初始化s3c2440的i2c控制器。

2).执行do_write_at24cxx()函数用于往at24cxx设备中写入数据,do_write_at24cxx()函数的代码如下所示:

{
	unsigned int addr;
	unsigned char str[100];
	int err;
	
	/* 获得地址 */
	printf("Enter the address of sector to write: ");
	addr = get_uint();

	if (addr > 256)
	{
		printf("address > 256, error!\n\r");
		return;
	}

	printf("Enter the string to write: ");
	gets(str);

	printf("writing ...\n\r");
	err = at24cxx_write(addr, str, strlen(str)+1);
	printf("at24cxx_write ret = %d\n\r", err);
}
  • addr = get_uint()用于把输入的地址赋值给addr。
  • gets(str)用于把输入的字符串存在str字符数组中。
  • at24cxx_write(addr, str, strlen(str)+1)调用at24cxx_write函数把输入的数据str,,放在输入的地址addr中。

3).执行do_read_at24cxx()函数从at24cxx中读取数据,do_read_at24cxx()函数的代码如下所示:

void do_read_at24cxx(void)
{
	unsigned int addr;
	int i, j;
	unsigned char c;
	unsigned char data[100];
	unsigned char str[16];
	int len;
	int err;
	int cnt = 0;
	
	/* 获得地址 */
	printf("Enter the address to read: ");
	addr = get_uint();

	if (addr > 256)
	{
		printf("address > 256, error!\n\r");
		return;
	}

	/* 获得长度 */
	printf("Enter the length to read: ");
	len = get_int();

	err = at24cxx_read(addr, data, len);
	printf("at24cxx_read ret = %d\n\r", err);

	printf("Data : \n\r");
	/* 长度固定为64 */
	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
		/* 每行打印16个数据 */
		for (j = 0; j < 16; j++)
		{
			/* 先打印数值 */
			c = data[cnt++];
			str[j] = c;
			printf("%02x ", c);
		}

		printf("   ; ");

		for (j = 0; j < 16; j++)
		{
			/* 后打印字符 */
			if (str[j] < 0x20 || str[j] > 0x7e)  /* 不可视字符 */
				putchar('.');
			else
				putchar(str[j]);
		}
		printf("\n\r");
	}
}
  • 调用at24cxx_read(addr, data, len)函数,从addr地址中读取len长度的字节数据,放在data字符数组中,后面的代码就是把读取得到的数据,打印出来。

第007节_测试

在测试中,出现问题和解决办法:

  • a 中断没产生 : 未配置GPIO用于IIC功能

解决方法: 配置引脚用于I2C

  • b. 只产生了一次中断, 并且出错 : tx err, no ack

解决方法: 启动传输之前 IICSTAT=(1<<4)

  • c. 第1次读OK,再次写卡死,复位再写仍卡死,重新上电再写OK:

解决方法: 读最后一个数据时,不要回应ACK给AT24CXX


程序框架如下图所示: Chapter19 lesson7 001.jpg

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