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Mini2440裸机开发之I2C（AT24C08）

作者：2023面试高手 | 2024-04-17 04:35:42

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at24c08写一个字节多长时间

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
IICCON0x54000000R/WIIC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
IICSTAT0x54000004R/WIIC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
IICADD0x54000008R/WIIC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
IICDS0x5400000CR/WIIC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。

 

  1.   GPECON &= ~((3<<28) | (3 <<30));    /* 清零 */
  2.   GPECON |= ((2<<28) | (2<<30));      /* 设置为IIC */
  3.   GPEUP |= 0xc000;     /* 禁止内部上拉 */
4.2.2 设置TX/RX中断、SCL周期
  1.   /* 允许应答、使能TX/RX中断、SCL周期  */
  2.   IICCON |= (1<<7 | 0<<6 | 1<<5 | 0xf);
  3.   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
  1.   SRCPND |= BIT_IIC;          /* 向相应位置写1清除源挂起寄存器 */
  2.   INTPND |= BIT_IIC;          /* 向相应位置写1清除挂起寄存器 */
  3.  
  4.   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：

  1. /*************************************************************
  2. *
  3. *  Function  : 主设备发送一个字节数据后，等待从设备应答
  4. *  Return    : 0 有应答 1无应答
  5. *
  6. **************************************************************/
  7. u8 iic_wait_ack()
  8. {
  9.     IICCON &= ~(1<<4);       /* 清除IICCON挂起位，必须先清除 */
  10.     /* 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 */
  11.     while(iic_isr_flag == 0);
  12.     /* 等待从设备应答信号 */
  13.     delay_us(10);
  14.  
  15.     /* 没有应答，发送停止信息 */
  16.     if(IICSTAT & 0x01 == 1){
  17.         IICSTAT = 0xD0;        /* 主设备发送停止信号 */
  18.         IICCON = 0xAF;         /* 禁止TX/RX中断，为下次通讯做准备 */
  19.         delay_us(10);          /* 等待一会等待停止信号生效 */
  20.         printf("tx err, no ack\r\n");
  21.         return 1;
  22.     }else{
  23.         /* 清除中断标志位 */
  24.         iic_isr_flag = 0;
  25.         return 0;
  26.     }
  27. }
  28.  
  29.  
  30. /*************************************************************
  31. *
  32. *  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   
  33. *  Input     : block 0~3
  34. *              address 0~255
  35. *              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
  36. *
  37. **************************************************************/
  38. void iic_write_at24c08(u8 block, u8 address,u8 *buffer)
  39. {
  40.     u8 i = 0;
  41.     u8 length = 0;
  42.  
  43.     /* 设置从设备地址 */
  44.     IICDS = 0xA0 + block * 2 ;    /* 写入AT24C08地址 */
  45.     IICSTAT = 0xf0;                /* 主发送模式，发送从设备地址，发送完成触发中断 */
  46.  
  47.     /* 等待从设备应答 */
  48.     if(iic_wait_ack() == 1){
  49.         return;
  50.     }
  51.  
  52.     /* 发送AT24C08内存地址 */
  53.     IICDS = address;      /* 发送完成触发中断 */
  54.     /* 等待从设备应答 */
  55.     if(iic_wait_ack() == 1){
  56.         return;
  57.     }
  58.  
  59.      /* 发送数据 */
  60.     length = strlen((char *)buffer);
  61.     for(i=0;i<length;i++)
  62.     {
  63.         IICDS = buffer[i];     /* 发送完成触发中断 */
  64.         /* 等待从设备应答 */
  65.         if(iic_wait_ack() == 1){
  66.             return;
  67.         }
  68.     }
  69.  
  70.     IICSTAT = 0xD0; /* 主设备发送停止信号 */
  71.     IICCON = 0xAF;  /* 禁止TX/RX中断，为下次通讯做准备 */
  72.     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 */
  73. }
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：

  1. /*************************************************************
  2. *
  3. *  Function  : 主设备接收到一个字节数据后，发送应答信号
  4. *
  5. **************************************************************/
  6. void iic_ack()
  7. {
  8.     IICCON &= ~(1<<4);       /* 清除IICCON挂起位，必须先清除 */
  9.     /* 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 */
  10.     while(iic_isr_flag == 0);
  11.     /* 清除中断标志位 */
  12.     iic_isr_flag = 0;
  13.     /* 等待主设备发送应答信号 */
  14.     IICCON |= (1<<7);   /* 回应ACK */
  15.     delay_us(10);
  16. }
  17.  
  18. /*************************************************************
  19. *
  20. *  Function  : 从AT24C08读取n个字节数据
  21. *  Input     : block 0~3
  22. *              address 0~255
  23. *              buffer 缓冲区 长度为length + 1
  24. *              length 需要读取的数据长度 最长255
  25. *
  26. **************************************************************/
  27. void iic_read_at24c08(u8 block,u8 address,u8 *buffer,u8 length)
  28. {
  29.     u8 i=0;
  30.     u8 temp;
  31.  
  32.     /* 设置从设备地址 */
  33.     IICDS = 0xA0 + block * 2 ;    /* 写入AT24C08地址 */
  34.     IICSTAT = 0xf0;            /* 主发送模式，发送从设备地址，发送完成触发中断 */
  35.  
  36.     /* 等待从设备应答 */
  37.     if(iic_wait_ack() == 1){
  38.         return;
  39.     }
  40.  
  41.     /* 发送AT24C08内存地址 */
  42.     IICDS = address;       /* 发送完成触发中断 */
  43.     /* 等待从设备应答 */
  44.     if(iic_wait_ack() == 1){
  45.         return;
  46.     }
  47.  
  48.  
  49.     /* 设置从设备地址 */
  50.     IICDS = 0xA1 + block * 2 ;    /* 写入AT24C08地址 */
  51.     IICSTAT = 0xB0;             /* 主接收模式吗，发送从设备地址，发送完成触发中断 */
  52.     /* 等待从设备应答 */
  53.     if(iic_wait_ack() == 1){
  54.         return;
  55.     }
  56.  
  57.     /* 先读取器件地址 */
  58.     temp = IICDS;           /* 接收到数据触发中断 */
  59.     iic_ack();              /* 主机发送应答信号 */
  60.  
  61.     /* 再读取数据 */
  62.     for(i=0;i<length;i++)
  63.     {
  64.       buffer[i] = IICDS;      /* 接收到数据触发中断 */
  65.       iic_ack();              /* 主机发送应答信号 */
  66.     }
  67.     buffer[i]='\0';
  68.  
  69.  
  70.     IICSTAT = 0x90; /* 主设备发送停止信号 */
  71.     IICCON = 0xAF;  /* 禁止TX/RX中断，为下次通讯做准备 */
  72.     delay_ms(10);
  73. }
4.5 中断函数
  1. /* 全局变量 */
  2. int iic_isr_flag = 0 ;
  3.  
  4. /*************************************************************************
  5.  *
  6.  * Function   : 中断源27  IIC 中断
  7.  *              主设备字节数据发送完成会进入该函数
  8.  *              主设备接收到从设备字节数据会进入该函数
  9.  *
  10.  *************************************************************************/
  11. void  IIC_IRQHandler()
  12. {
  13.     /* 设置中断标志位 */
  14.     iic_isr_flag = 1;
  15.  
  16.    /* 清中断 */
  17.     SRCPND |= BIT_IIC;
  18.     INTPND |= BIT_IIC;
  19. }
4.6 测试代码
  1. #include "led.h"
  2. #include "common.h"
  3. #include "uart.h"
  4. #include "iic.h"
  5.  
  6. int main()
  7. {
  8.     u8 i = 0;
  9.     u8 *write_buffer = "Dear my baby";  // 最长16个字符
  10.     u8 read_buffer[32];
  11.     vector_enable();
  12.  
  13.     // 初始化
  14.     led_init();
  15.     uart_init();
  16.     delay_ms(1000);
  17.     printf("iic init ...\r\n");
  18.     iic_init();
  19.  
  20.     while(1)
  21.     {
  22.         printf("iic write ... \r\n");
  23.         iic_write_at24c08(1, 0x00,write_buffer);
  24.         led_turn(LED1);
  25.         delay_ms(1000);
  26.         printf("iic read ...\r\n");
  27.         iic_read_at24c08(1, 0x00,read_buffer,sizeof(read_buffer)-1);
  28.         printf("read value %s",read_buffer);
  29.         printf("\r\n");
  30.   }
  31.    return 0;
  32. }

将代码下载到Nand Flash，启动开发板运行输出如下：

  1. iic init ...
  2. iic write ...
  3. iic read ...
  4. read value Dear my baby▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒
  5. iic write ...
  6. iic read ...
  7. read value Dear my baby▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒
  8. iic write ...
  9. iic read ...
  10. read value Dear my baby▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒
  11. iic write ...
  12. iic read ...
  13. 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

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