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[资料分享] MSP430硬件I2C使用方法——以BH1710和AT24C02为例(转)

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五彩晶圆(中级)

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发表于 2013-11-29 20:34:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
硬件的I2C控制器终于调出来了,这些天一直在钻死胡同,其实最好的参考资料还是TI官方提供的。代码参考了MSP430的User’s Guide和Application Note,下面提供IAR工程并做简要解释:
采用的芯片:MSP430F1611(USART0 Master方式)
设备地址:BH1710(写地址0x46,读地址0x47),AT24C02(写地址0xA0,读地址0xA1)
工程文件:(采取模块化方法,只需添加I2C文件并修改相应的器件模块即可)

接口电路:
190055y807h1k0p0z8jzgw.bmp


一般情况下,大家在调试I2C设备时会首先考虑采用IO口模拟I2C总线的方法,这样的方法思路简单,只需要给出正确的时序即可。但是这样也有意想不到的问题,比如时序的严格性:同样的时序,在BH1710上就能跑通而AT24C02上就时好时坏,读数据正确而写数据有问题,且十有八九都无法写入。也就是说,不同器件对于时序的要求是有差别的,这样即使编写了通用的模拟程序,也会偶尔出些莫名其妙的问题。
于是我开始鼓捣硬件的I2C,MSP430x15x、MSP430x16x系列的USART带有I2C模式,结构如下:

190106vhivur45k4k74fhj.bmp


可以看出,I2C可以通过I2CSSELx位选择时钟输入方式,在完成初始化设置后,通过I2CDRW(Byte方式下用I2CDRB表示)来读写数据,下面是一个I2C初始化过程:
初始化过程的大致顺序为将USART设置为I2C模式,配置I2C工作方式、地址、时钟源和分频,启动I2C控制器。这里需要注意的是,I2CSA中填入的是7位地址,即如果设备的写入地址为0xA0,需要令I2CSA = (0xA0 >> 1),即0x50。
SCL的频率则由I2CPSC、I2CSCLH、I2CSCLL共同决定。I2CPSC为预分频,I2CPSC=0时为一分频,I2CPSC=1时为二分频,最高只支持4分频。I2CSCLH和I2CSCLL分别表示SCL高电平和低电平的持续时间,实际时间TH= (I2CPSC +1) x (I2CSCLH + 2),需要什么频率可以自己算,同时也可以为函数增加一个freq参数,在初始化的时候设置频率。请注意根据手册上的说明,I2CIN输入的时钟源频率至少要等于10*SCL* I2CPSC分频数,至于不这么干会怎样,大家可以试试呀。
void I2C_Init(unsigned char slaveAddress)
{
  I2C_PORT_SEL |= SDA_PIN + SCL_PIN;        //设置引脚,用作USART接口
  I2C_PORT_DIR &= ~(SDA_PIN + SCL_PIN);

  U0CTL |= I2C+SYNC;                        //USART0配置为I2C模式
  U0CTL &= ~I2CEN;                          //配置I2C前先关闭I2C控制器
                                            //这里采用默认配置,7位地址,无DMA,无反馈
  I2CTCTL = I2CTRX+I2CSSEL_2;               //byte模式,repeat模式,I2C时钟源为SMCLK
  I2CSA = slaveAddress;                     //设置从设备地址

  I2COA = 0xAA;                             //本机地址,这个目前用不到

  I2CPSC = 0x01;                            //I2C时钟 = SMCLK/2 = 2MHz
  I2CSCLH = 0x18;                           //SCL高电平周期 = 20*I2C clock
  I2CSCLL = 0x18;                           //SCL低电平周期  = 20*I2C clock
                                            //I2C_SCL频率 = 2MHz/20 =100KHz
  U0CTL |= I2CEN;                           //开启I2C控制器

  if (I2CDCTL&I2CBUSY)                      //检查I2C模块是否空闲,这里应该是检测时钟正确性吧?
  {                                       
    I2C_PORT_SEL &= ~SCL_PIN;               //将SCL设置为IO输出模式并手动置0
    I2C_PORT_OUT &= ~SCL_PIN;              
    I2C_PORT_DIR |= SCL_PIN;               
    I2C_PORT_SEL |= SDA_PIN + SCL_PIN;      //重新设置引脚为I2C模式
  };
}

发送数据以BH1710写入指令函数为例,向I2C从设备写入1字节数据,格式及代码如下:

Start
SlaveAddress
W
ACK
Data
ACK
Stop


void BH_WriteCmd(unsigned char Cmd)
{
  while (I2CDCTL&I2CBUSY);        

  I2CBufferArray[0] = Cmd;
  PtrTransmit = 0;                        

  I2C_WriteMod();
  I2CNDAT = 1;                           

  I2CTCTL |= I2CSTT;                     

  __bis_SR_register(LPM0_bits + GIE);      
  I2CTCTL |= I2CSTP;                       
  while(I2CTCTL & I2CSTP);               
}
其中I2CNDAT用于指定发送数据的字节数,I2CSTT位设定开始发送, I2CSTP位设定发送结束。在这里,发送函数只是将数据填入缓存中,实际的发送过程在__interrupt void ISR_I2C(void) 中断函数中完成,而在等待发送中断的过程中,系统进入LPM0休眠,整个过程为阻塞式。

读取函数与发送函数类似,依然已BH1710为例:
unsigned int BH_Resualt(void)
{
  unsigned char byteHight,byteLow;
  while (I2CDCTL&I2CBUSY);                  //等待I2C模块空闲

  I2C_ReadMod();
  I2CNDAT = 2;                              //读取2字节
  I2CTCTL |= I2CSTT;                        //发送Start开始接收

  __bis_SR_register(LPM0_bits + GIE);       //进入休眠等待
  byteHight = I2CBuffer;  //高位数据
  __bis_SR_register(LPM0_bits + GIE);
  byteLow = I2CBuffer;    //低位数据

  I2CTCTL |= I2CSTP;                        //发送Stop结束接收
  while(I2CTCTL & I2CSTP);                  //等待Stop发送完毕

  return ((((unsigned int)byteHight)<<8)+byteLow);//合成数据
}
需要注意的是,BH1710一次返回两个字节数据,需令I2CNDAT = 2,同时在读完一次缓存后再读取下一个。
对于AT24C02,读取方式有任意地址和当前地址读取的差别,可以参见工程代码。
最后是中断函数:
#pragma vector=USART0TX_VECTOR
__interrupt void ISR_I2C(void)
{
  switch (__even_in_range(I2CIV, I2CIV_STT))
  {
     case I2CIV_RXRDY:   //接收就绪 (RXRDYIFG)
      I2CBuffer = I2CDRB;                   //读取数据,跳出休眠
      __bic_SR_register_on_exit(LPM0_bits);
      break;
    case I2CIV_TXRDY:   //发送就绪 (TXRDYIFG)
      while(!(I2CDCTL & I2CTXUDF));         //等待上一个数据发送完毕
      I2CDRB = I2CBufferArray[PtrTransmit]; //发送Buff中的数据
      PtrTransmit--;
      if (PtrTransmit < 0)                  //PtrTransmit为发送数据个数的自减计数器,减完表示发送结束
      {
        I2CIE &= ~TXRDYIE;                  //最后清标志位
        I2CIFG &= ~TXRDYIFG;               
        __bic_SR_register_on_exit(LPM0_bits);
      }
      break;
  }
}
I2C的中断变量就是串口发送中断USART0TX_VECTOR,这里只用到了RXRDY 和TXRDY,其他的中断标志位判断已包含在工程文件里,需要时可添加相应代码。这里的接收缓存I2CBuffer只能存储一个字节数据,接收多个字节时需要多次接收,有大量数据接收需要的童鞋可以改成数组的形式,操作方法同I2CBufferArray[]。

参考:Interfacing an EEPROM via I2C Using the MSP430
      MSP430x1xx User's Guide
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裸片初长成(初级)

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发表于 2013-12-3 19:37:08 | 显示全部楼层
挺好的分析,抬起来
《MCU工程师炼成记》作者之一


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五彩晶圆(初级)

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发表于 2013-12-3 19:50:26 | 显示全部楼层
我想问一下,在发送和接收数据的过程中,有没有必要在接收和发送数据函数的代码开始处加入关闭单片机全局中断的语句,以防止传输过程中受到中断的影响而导致数据出错?


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