第三章I2C总线接口器件的应用设计.docx
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第三章I2C总线接口器件的应用设计
第三章I2C总线接口器件的应用设计
3.1模拟I2C总线汇编程序软件包
3.1.1概述
为了非常方便地对I2C从器件进行快速的、正确的读写操作,我们为此而设计出虚拟I2C总线操作平台软件包。
本软件包是主方式下的虚拟I2C总线软件包,只要用户给子程序提供几个主要的参数,即可轻松地完成任何I2C总线外围器件的应用程序设计。
I2C总线是PHILIPS公司推出的芯片间串行数据传输总线,2根线(SDA、SCL)即可实现完善的全双工同步数据传送,能够十分方便地地构成多机系统和外围器件扩展系统。
I2C器件是把I2C的协议植入器件的I/O接口,使用时器件直接挂到I2C总线上,这一特点给用户在设计应用系统带来了极大的便利。
I2C器件无须片选信号,是否选中是由主器件发出的I2C从地址决定的,而I2C器件的从地址是由I2C总线委员会实行统一发配。
我们推出的I2C总线的操作平台软件包,只要你给出器件从地址[,子地址(注:
PCF8574无子地址)],即可进行字节读,字节写,多字节读,多字节写,能够非常方便地使用I2C器件,无须你介入底层的I2C操作协议。
3.1.2汇编程序软件包
此软件包是用在单主I2C总线上,硬件接口是SDA,SCL,使用MCU的I/O口来模拟SDA/SCL总线。
设计有/无子地址的子程序是根据I2C器件的特点,目的在于将地址和数据彻底分开。
软件包的接口界面为:
IRDBYTE(无子地址)读单字节数据(现行地址读)
IWRBYTE(无子地址)写单字节数据(现行地址写)
IRDNBYTE(有子地址)读N字节数据
IWRNBYTE(有子地址)写N字节数据
说明:
现行地址读/写即专指无子地址的器件,不给定子地址的读/写操作。
软件包占用内部资源:
R0、R1、R2、R3、ACC、Cy。
使用前须定义变量:
SLA器件从地址,SUBA器件子地址,NUMBYTE读/写的字节数,位变量ACK。
使用前须定义常量:
SDA、SCL总线位,MTD发送数据缓冲区首址,MRD接收数据缓冲区首址。
;***********************************************************************
;VI2C_ASM.ASM
;I2C软件包的底层子程序,使用前要定义好SCL和SDA。
在标准80C51模式
;(12Clock)下,对主频要求是不高于12MHz(1个机器周期1us);若Fosc>12MHz
;则要增加相应的NOP指令数。
在使用本软件包时,请在你的程序的未尾加入
;$INCLUDE(VI2C_ASM.ASM)即可。
;***********************************************************************
;启动I2C总线子程序
START:
SETBSDA
NOP
SETBSCL;起始条件建立时间大于4.7us
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
CLRSDA
NOP;起始条件锁定时大于4us
NOP
NOP
NOP
NOP
CLRSCL;钳住总线,准备发数据
NOP
RET
;结束总线子程序
STOP:
CLRSDA
NOP
SETBSCL;发送结束条件的时钟信号
NOP;结束总线时间大于4us
NOP
NOP
NOP
NOP
SETBSDA;结束总线
NOP;保证一个终止信号和起始信号的空闲时间大于4.7us
NOP
NOP
NOP
RET
;发送应答信号子程序
MACK:
CLRSDA;将SDA置0
NOP
NOP
SETBSCL
NOP;保持数据时间,即SCL为高时间大于4.7us
NOP
NOP
NOP
NOP
CLRSCL
NOP
NOP
RET
;发送非应答信号
MNACK:
SETBSDA;将SDA置1
NOP
NOP
SETBSCL
NOP
NOP;保持数据时间,即SCL为高时间大于4.7us
NOP
NOP
NOP
CLRSCL
NOP
NOP
RET
;检查应答位子程序
;返回值,ACK=1时表示有应答
CACK:
SETBSDA
NOP
NOP
SETBSCL
CLRACK
NOP
NOP
MOVC,SDA
JCCEND
SETBACK;判断应答位
CEND:
NOP
CLRSCL
NOP
RET
;发送字节子程序
;字节数据放入ACC
;每发送一字节要调用一次CACK子程序,取应答位
WRBYTE:
MOVR0,#08H
WLP:
RLCA;取数据位
JCWR1
SJMPWR0;判断数据位
WLP1:
DJNZR0,WLP
NOP
RET
WR1:
SETBSDA;发送1
NOP
SETBSCL
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
CLRSCL
SJMPWLP1
WR0:
CLRSDA;发送0
NOP
SETBSCL
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
CLRSCL
SJMPWLP1
;读取字节子程序
;读出的值在ACC
;每取一字节要发送一个应答/非应答信号
RDBYTE:
MOVR0,#08H
RLP:
SETBSDA
NOP
SETBSCL;时钟线为高,接收数据位
NOP
NOP
MOVC,SDA;读取数据位
MOVA,R2
CLRSCL;将SCL拉低,时间大于4.7us
RLCA;进行数据位的处理
MOVR2,A
NOP
NOP
NOP
DJNZR0,RLP;未够8位,再来一次
RET
;无子地址器件写字节数据
;入口参数:
数据为ACC、器件从地址SLA
;占用:
A、R0、CY
IWRBYTE:
PUSHACC
IWBLOOP:
LCALLSTART;起动总线
MOVA,SLA
LCALLWRBYTE;发送器件从地址
LCALLCACK
JNBACK,RETWRB;无应答则跳转
POPACC;写数据
LCALLWRBYTE
LCALLCACK
LCALLSTOP
RET
RETWRB:
POPACC
LCALLSTOP
RET
;无子地址器件读字节数据
;入口参数:
器件从地址SLA
;出口参数:
数据为ACC
;占用A、R0、R2、CY
IRDBYTE:
LCALLSTART
MOVA,SLA;发送器件从地址
INCA
LCALLWRBYTE
LCALLCACK
JNBACK,RETRDB
LCALLRDBYTE;进行读字节操作
LCALLMNACK;发送非应信号
RETRDB:
LCALLSTOP;结束总线
RET
;向器件指定子地址写N个数据
;入口参数:
器件从地址SLA、器件子地址SUBA、发送数据缓冲区MTD、发送字节数NUMBYTE
;占用:
A、R0、R1、R3、CY
IWRNBYTE:
MOVA,NUMBYTE
MOVR3,A
LCALLSTART;起动总线
MOVA,SLA
LCALLWRBYTE;发送器件从地址
LCALLCACK
JNBACK,RETWRN;无应答则退出
MOVA,SUBA;指定子地址
LCALLWRBYTE
LCALLCACK
MOVR1,#MTD
WRDA:
MOVA,@R1
LCALLWRBYTE;开始写入数据
LCALLCACK
JNBACK,IWRNBYTE
INCR1
DJNZR3,WRDA;判断写完没有
RETWRN:
LCALLSTOP
RET
;向器件指定子地址读取N个数据
;入口参数:
器件从地址SLA、器件子地址SUBA、接收字节数NUMBYTE
;出口参数:
接收数据缓冲区MTD
;占用:
A、R0、R1、R2、R3、CY
IRDNBYTE:
MOVR3,NUMBYTE
LCALLSTART
MOVA,SLA
LCALLWRBYTE;发送器件从地址
LCALLCACK
JNBACK,RETRDN
MOVA,SUBA;指定子地址
LCALLWRBYTE
LCALLCACK
LCALLSTART;重新起动总线
MOVA,SLA
INCA;准备进行读操作
LCALLWRBYTE
LCALLCACK
JNBACK,IRDNBYTE
MOVR1,#MRD
RDN1:
LCALLRDBYTE;读操作开始
MOV@R1,A
DJNZR3,SACK
LCALLMNACK;最后一字节发非应答位
RETRDN:
LCALLSTOP;并结束总线
RET
SACK:
LCALLMACK
INCR1
SJMPRDN1
3.1.3应用举例
;为软件包定义变量
ACKBIT10H;应答标志位
SLADATA50H;器件从地址
SUBADATA51H;器件子地址
NUMBYTEDATA52H;读/写的字节数
;使用前定义常量
SDAEQUP1.3;I2C总线定义
SCLEQUP1.2
MTDEQU30H;发送数据缓冲区首址(缓冲区30H-3FH)
MRDEQU40H;接收数据缓冲区首址(缓冲区40-4FH)
;定义器件地址
CSI24WCXXEQU0A0H
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0080H
MAIN:
MOVR4,#0F0H;延时,等待其它芯片复位好
DJNZR4,$
;对24WCXX指定单元进行写操作,指定的子地址放入SUBA,数据依次放入MTD缓冲区
WR24WCXX:
MOVSLA,#CSI24WCXX
MOVSUBA,#30H;指定存储地址
MOVNUMBYTE,#01H;写入一字节数据
MOVMTD,#58H;写入的数据放入MTD缓冲区
LCALLIWRNBYTE
SJMP$;操作结束
;
$INCLUDE(VI2C_ASM.ASM);包含VIIC软件包
;
END
3.2模拟I2C总线C51程序软件包
3.2.1C51程序软件包
此软件包用在单主方式下的I2C总线,硬件接口是SDA,SCL,使用MCU的I/O口作SDA、SCL。
软件包的接口界面:
(1)bitISendByte(ucharsla,ucharc)(无子地址)读单字节数据(现行地址读)
(2)bitIRcvByte(ucharsla,uchar*c)(无子地址)写单字节数据(现行地址写)
(3)bitISendStr(ucharsla,ucharsuba,uchar*s,ucharno)(有子地址)读N字节数据
(4)bitIRcvStr(ucharsla,ucharsuba,uchar*s,ucharno)(有子地址)写N字节数据
●每一个函数都有返回值,当返回值为1时表示操作成功,否则操作失败。
●参数说明:
sla为器件从地址,suba为器件子地址,*s数据接收/发送区指针,no接收/发送字节数。
●现行地址读/写:
有子地址器件,不给定子地址的读/写操作。
●设计有/无子地址子程序是根据I2C器件的特点,把地址和数据彻底分开。
使用时只要把VI2C_C51.LIB复制到C51\LIB,把VI2C_C51.H复制到C51\INC,然后在用户程序开头加入
#include
即可以使用上面的函数。
但这样做有两点限制:
(1)I2C总线SDA、SCL只能使用MCU的P1.3(SDA)、P1.2(SCL)。
(2)MCU的Fosc<=12MHz(时钟周期为标准80C51模式即12Clock)。
当你的系统不希望受这两个
条件限制时,你可以对VIIC_C51.C的如下设置
sbitSDA=P1^3;/*模拟I2C数据传送位*/
sbitSCL=P1^2;/*模拟I2C时钟控制位*/
以及_Nop()的个数进行修改,然后再把这个文件包含到用户程序中。
/***************************************************************************
VI2C_C51.C
此程序是I2C操作平台(主方式的软件平台)的底层的C子程序,如发送数据
及接收数据,应答位发送,并提供了几个直接面对器件的操作函数,它很方便的与用
户程序连接并扩展。
注意:
函数是采用软件延时的方法产生SCL脉冲,对高晶振频率要作一定的修改
(本例是1us机器周期,即晶振频率要小于12MHz)。
**************************************************************************/
#include/*头文件的包含*/
#include
#defineucharunsignedchar/*宏定义*/
#defineuintunsignedint
#define_Nop()_nop_()/*定义空指令*/
/*端口位定义*/
sbitSDA=P1^3;/*模拟I2C数据传送位*/
sbitSCL=P1^2;/*模拟I2C时钟控制位*/
/*状态标志*/
bitack;/*应答标志位*/
/*********************************************************************
起动总线函数
函数原型:
voidStart_I2c();
功能:
启动I2C总线,即发送I2C起始条件
********************************************************************/
voidStart_I2c()
{
SDA=1;/*发送起始条件的数据信号*/
_Nop();
SCL=1;
_Nop();/*起始条件建立时间大于4.7us,延时*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SDA=0;`/*发送起始信号*/
_Nop();/*起始条件锁定时间大于4μs*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SCL=0;/*钳住I2C总线,准备发送或接收数据*/
_Nop();
_Nop();
}
/***********************************************
结束总线函数
函数原型:
voidStop_I2c();
功能:
结束I2C总线,即发送I2C结束条件
***********************************************/
voidStop_I2c()
{
SDA=0;/*发送结束条件的数据信号*/
_Nop();/*发送结束条件的时钟信号*/
SCL=1;/*结束条件建立时间大于4μs*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SDA=1;/*发送I2C总线结束信号*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
}
/*******************************************************************
字节数据传送函数
函数原型:
voidSendByte(ucharc);
功能:
将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对此状
态位进行操作(不应答或非应答都使ack=0假)。
发送数据正常,ack=1;
ack=0表示被控器无应答或损坏。
********************************************************************/
voidSendByte(ucharc)
{
ucharBitCnt;
for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)/*要传送的数据长度为8位*/
{
if((c<elseSDA=0;
_Nop();
SCL=1;/*置时钟线为高,通知被控器开始接收数据位*/
_Nop();
_Nop();/*保证时钟高电平周期大于4μs*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SCL=0;
}
_Nop();
_Nop();
SDA=1;/*8位发送完后释放数据线,准备接收应答位*/
_Nop();
_Nop();
SCL=1;
_Nop();
_Nop();
_Nop();
if(SDA==1)ack=0;
elseack=1;/*判断是否接收到应答信号*/
SCL=0;
_Nop();
_Nop();
}
/*******************************************************************
字节数据传送函数
函数原型:
ucharRcvByte();
功能:
用来接收从器件传来的数据,并判断总线错误(不发应答信号),
发完后请用应答函数。
********************************************************************/
ucharRcvByte()
{
ucharretc;
ucharBitCnt;
retc=0;
SDA=1;/*置数据线为输入方式*/
for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)
{
_Nop();
SCL=0;/*置时钟线为低,准备接收数据位*/
_Nop();
_Nop();/*时钟低电平周期大于4.7μs*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SCL=1;/*置时钟线为高使数据线上数据有效*/
_Nop();
_Nop();
retc=retc<<1;
if(SDA==1)retc=retc+1;/*读数据位,接收的数据位放入retc中*/
_Nop();
_Nop();
}
SCL=0;
_Nop();
_Nop();
return(retc);
}
/********************************************************************
应答子函数
原型:
voidAck_I2c(bita);
功能:
主控器进行应答信号,(可以是应答或非应答信号)
********************************************************************/
voidAck_I2c(bita)
{
if(a==0)SDA=0;/*在此发出应答或非应答信号*/
elseSDA=1;
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SCL=1;
_Nop();
_Nop();/*时钟低电平周期大于4μs*/
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SCL=0;/*清时钟线,钳住I2C总线以便继续接收*/
_Nop();
_Nop();
}
/*******************************************************************
向无子地址器件发送字节数据函数
函数原型:
bitISendByte(ucharsla,ucahrc);
功能:
从启动总线到发送地址,数据,结束总线的全过程,从器件地址sla。
如果
返回1表示操作成功,否则操作有误。
********************************************************************/
bitISendByte(ucharsla,ucharc)
{
Start_I2c();/*启动总线*/
SendByte(sla);/*发送器件地址*/
if(ack==0)return(0);
SendByte(c);/*发送数据*/
if(ack==0)return(0);
Stop_I2c();/*结束总线*/
return
(1);
}
/*******************************************************************
向有子地址器件发送多字节数据函数
函数原型:
bitISendStr(ucharsla,ucharsuba,ucahr*s,ucharno);
功能:
从启动总线到发送地址,子地址,数据,结束总线的全过程,从器件地址sla,
子地址suba,发送内容是s指向的内容,发送no个字节。
如果返回1表示
操作成功,否则操作有误。
********************************************************************/
bitISendStr(ucharsla,ucharsuba,uchar*s,ucharno)
{
uchari;
Start_I2c();/*启动总线*/
SendByte(sla);/*发送器件地址*/
if(ack==0)return(0);
SendByte(suba);/*发送器件子地址*/
if(ack==0)return(0);
for(i=0;i{
SendByte(*s);/*发送