S3C2416裸机开发系列十二_IIC驱动实现-EDA365

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S3C2416裸机开发系列十二_IIC驱动实现

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IIC是Philips推出的芯片间串行传输总线，它以二根连线实现完善的全双工同步数据传送，可以极方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。由于其接口简单灵活，很多外围器件均提供了IIC接口，如手机、平板常用的重力传感器、地磁感应、陀螺仪、电容屏接口等均是采用IIC接口的。这些器件采用IIC接口可减少芯片封装的引脚，使之更小型化，同时也可以降低布线难度，这对于手机、平板这些PCB芯片集成度相当高的产品来说是很有必要的。笔者此处就s3c2416的IIC接口应用作一个简单的介绍。

1. IIC总线概述

IIC总线物理上包括两条总线线路，一条串行数据线SDA，一条串行时钟线SCL。为了使各个IIC设备线与相连在总线上，IIC总线接口均采用开集电极或开漏输出。因此，在IIC总线中是必须接上拉电阻的，上拉电阻的大小通常为1k~10k。上拉电阻小了，则IIC总线功耗增加，上拉电阻大了，负载能力弱，并且影响总线的允许传输速率。

IIC总线可构成多主和主从系统，在多主系统结构中，系统通过硬件或软件仲裁获得总线控制使用权。应用系统中IIC总线多采用主从结构，即总线上只有一个主控节点，总线上的其他设备都作为从设备。由于IIC通信使用7比特地址空间和16个保留地址，因此理论上同一总线能够支持的最大通信结点数为112个。但实际应用时，应尽可能地减小总线上的通信结点数，以增强总线的稳定性。因为通信结点的引入，同时也会引入寄生电容，而IIC总线结点数量受到总线最大电容400pF的限制。总线的传输速率为100Kbit/s(标准模式)，400Kbit/s(快速模式)，1Mbit/s(快速附加模式)，3.4Mbit/s(高速模式)。

其它的总线时序等请参考相关的IIC总线标准，笔者在此不再详述。

2. IIC驱动实现

s3c2416具有一路多主IIC串行接口，可作为主机，也可作为从机。对于IIC的操作，s3c2416的spec给出了非常详细的编程步骤，见下图：

图2-1 主机发送操作

图2-2 主机接收操作

图2-3 从机发送操作

图2-4 从机接收操作

此处主要介绍s3c2416 IIC外设作为主机的编程实现。IIC外设首先应进行初始化，包括引脚配置成IIC功能引脚，设置IIC的时钟等。对于外设通信，推荐用中断的方式进行收发数据，因为外设通信相对于cpu执行速度都是极其慢的，用查询的方法会让cpu进入空等状态，在大量数据要通过外设收发时，将造成cpu效率及其低下。一方面其它任务需要cpu执行，另一方面cpu在空等外设收发数据的完成。因此笔者采用的是中断方式进行IIC通信，需要在初始化函数中注册相应的IIC中断处理函数，并开启中断。异常处理在启动代码中的Exception.c统一处理，把IIC中断处理函数注册进中断向量表中，并编写IIC中断处理即可。在有操作系统应用中，用中断的方式让cpu等待或接收信号量来完成IIC的通信，可以让cpu资源得到充分的利用。

IIC模块中应提供最基本的底层IIC读和IIC写这两个功能函数实现，以供上层调用。IIC_WriteBytes用来向某一从机(SlaveAdd)中相应内部地址(WriteAddr)进行写数据，待写数据在pData中，写入长度为Length。函数原型如下：

intIIC_WriteBytes(unsigned char SlaveAddr, unsignedchar WriteAddr, unsigned char *pData, int Length)

IIC_ReadBytes用来从某一从机(SlaveAdd)中相应内部地址(ReadAddr)进行读数据，读取的数据存放在pData中，读取长度为Length。函数原型如下：

intIIC_ReadBytes(unsigned char SlaveAddr, unsignedchar ReadAddr, unsigned char *pData, intLength)

IIC模块实现IIC.c内容如下：

#include"s3c2416.h"

#include"IIC.h"

#include"Exception.h"

#define IIC_ReadMode 1 // 连续读数据模式

#define IIC_WriteMode 2 // 连续写数据模式

#defineIIC_ReadSlaveMode 3 // 读从机地址模式

#defineIIC_WriteSlaveMode 4 // 写从机地址模式

// IIC状态,记录总线接口出错的信息

static volatile intIIC_Status;

// 跟踪IIC的状态转移,在中断中需确定IIC的状态,确定写或读

static volatile intIIC_Mode;

// 上层应用请求通过IIC接口发送或接收的数据长度计数

static volatile intIIC_DataCount;

// 数据发送或接收的存放位置

static volatile unsigned char *pIIC_Data;

static void Delay_us(unsigned int nCount)

{

//延时1us,共延时nCount(R0) us

__asm__ __volatile__ (

"Delay1:\n\t"

"LDR R1, =100\n\t" // Arm clock为400M

"Delay2:\n\t"

"SUBS R1, R1, #1\n\t" // 一个Arm clock

"BNE Delay2\n\t" // 跳转会清流水线，3个Arm clock

"SUBS R0, R0, #1\n\t" // 调用者确保nCount不为0

"BNE Delay1\n\t"

"BX LR\n\t"

);

}

static void IIC_IRQ()

{

unsigned char Status;

Status = rIICSTAT;

if (Status & (1<<3)) {

// bus arbitration is failed

IIC_Status |= ArbitrationFailed;

}

if (Status & (1<<2)) {

// a slave address is matched withIICADD

IIC_Status |= AddressMatche;

}

if (Status & (1<<1)) {

// a slave address is 0000000b

IIC_Status |= AddressZeros;

}

if (Status & (1<<0)) {

// ACK isn't received

IIC_Status |= NoAck;

}

switch (IIC_Mode) {

case IIC_ReadMode:

IIC_DataCount--;// 读了一字节,读计数减1

if (IIC_DataCount == 1) {

// 读最后一个数据,主机不应应答,不然从机再发送数据,应直接停止总线

*pIIC_Data = rIICDS;

pIIC_Data++;

rIICCON &= ~(1 <<7); // 读最后一字节禁止主机应答

rIICCON &= ~(1<< 4); // 恢复操作,读下一个数据

} else if(IIC_DataCount == 0) {

*pIIC_Data =rIICDS; // 所有数据接收完

// 若有操作系统,应用在数据等待发送完时通过信号量

// 或标志等待而挂起OSSemPend(ucos),这样不会让cpu查询

// 等待,极大提高效率。发送信号量或标志,唤醒等待的

// 应用OSSemPost(ucos)

} else { // 数据未接收完

*pIIC_Data = rIICDS;

pIIC_Data++;

rIICCON &= ~(1<< 4);// 恢复操作,连续读下一个数据

}

break;

case IIC_WriteMode:

IIC_DataCount--;// 写了一字节,写计数减1

if (IIC_DataCount != 0){

pIIC_Data++; // 数据未写完,写下一数据

rIICDS =*pIIC_Data;

rIICCON &= ~(1<< 4); // 恢复操作,连续下一个数据

} else {

// 所有数据写完,若有操作系统,应用在数据等待发送完时

// 通过信号量或标志等待而挂起OSSemPend(ucos),这样不会

// 让cpu查询等待,极大提高效率。发送信号量或标志,

// 唤醒等待的应用OSSemPost(ucos)

}

break;

case IIC_ReadSlaveMode:

// 读从机地址已发送完,转换成连续读模式进行连接读数据

IIC_Mode = IIC_ReadMode;

if (IIC_DataCount == 1) {

rIICCON &= ~(1 <<7); // 只读一字节禁止主机应答

} else {

rIICCON |= (1<< 7); // 读多字节应启用主机应答

}

rIICCON &= ~(1<< 4);

break;

case IIC_WriteSlaveMode:

// 写从机地址已发送完,转成写模式准备写从机1字节内部地址

IIC_Mode = IIC_WriteMode;

rIICDS = *pIIC_Data;

rIICCON &= ~(1 << 4);

break;

default:

break;

}

rSRCPND1 |= (1 << INT_IIC0); //Clearpending bit

rINTPND1 |= (1 << INT_IIC0);

}

static void IIC_Start()

{

rIICCON &= ~(1 << 4);// 清除中断标志位

rIICSTAT |= (1<<5); // IIC总线开始传输

}

static void IIC_Stop()

{

rIICSTAT &= ~(1<<5);// 不要禁止总线输出

rIICCON &= ~(1 << 4);// 清除中断标志位

// 清除中断标志位后才发给停止信号

Delay_us(10); // 延时使IIC总线停止

}

int IIC_WriteBytes(unsigned char SlaveAddr, unsigned char WriteAddr,

unsigned char *pData, int Length)

{

rIICSTAT |= (0x3<<6); // 主机传送模式

IIC_Mode = IIC_WriteSlaveMode; // 写从机地址模式

rIICDS = SlaveAddr << 1;// 发送从机地址

IIC_DataCount = 1; // 写一个字节从机内部地址

pIIC_Data = &WriteAddr;// 内部地址值传递到中断服务函数中待发送

IIC_Start();

while(IIC_DataCount != 0) {

// 等待IIC数据发送完

}

if (Length == 0) {

IIC_Stop(); // 读取数据长度为0,返回

return 0;

}

IIC_Mode = IIC_WriteMode; // 写入了从机内部地址后,从该地址进行连续写

IIC_DataCount = Length; // 连续写长度传递到中断写请求长度变量中

pIIC_Data = pData; // 写数据的位置传递到中断请求中数据发送位置处

rIICDS = *pData; // 写入第一字节开始连续写操作

rIICCON &= ~(1 << 4);// 清除中断标志,恢复操作

while (IIC_DataCount != 0) {

// 等待IIC数据发送完

// 可改成操作系统信号量等待函数,提高cpu效率,如OSSemPend(ucos)

}

IIC_Stop(); // 所有数据发送完,总线挂起

return 0;

}

int IIC_ReadBytes(unsigned char SlaveAddr, unsigned char ReadAddr,

unsigned char *pData, int Length)

{

if ((Length==0) || (pData==(unsigned char*)0)) {

return 0;

}

IIC_WriteBytes(SlaveAddr, ReadAddr, (void*)0, 0); // 写入从机内部地址

rIICSTAT &= ~(0x3<<6);

rIICSTAT |= (0x2<<6); // 转换成接收模式

IIC_Mode = IIC_ReadSlaveMode; // 转换成从机读模式

IIC_DataCount = Length; // 数据的读取长度传递到中断读请求中

pIIC_Data = pData; // 数据的保存位置传递到中断读请求中

rIICDS = (SlaveAddr<<1) + 1; // 写入从机读

IIC_Start();

while(IIC_DataCount != 0) {

// 等待IIC数据接收完

// 可改成操作系统信号量等待函数,提高cpu效率,如OSSemPend(ucos)

}

IIC_Stop(); // 所有数据读取完,总线挂起

return 0;

}

void IIC_Init()

{

rPCLKCON |= (1 << 4); // 使能IIC时钟

rGPEUDP &= ~((0x3<<28) |0xC0000000); // GPE14,15禁止上下拉

rGPECON &= ~((0x3<<28) |0xC0000000);

rGPECON |= (0x2<<28) | 0x80000000;// GPE14,15配置成IIC接口

// ACK,中断使能,PCLK(66M) 512分频再1分频产生IIC传输时钟130k

rIICCON = (1<<7) |(1<<6) | (1<<5) | (0x0<<0);

// 主机发送模式,使能数据输出

rIICSTAT = (0x3<<6) |(1<<4);

rIICADD = 0x20; // 作为设备时的地址

rIICLC = (1 << 2); // IIC总线过滤使能

IRQ_Register(INT_IIC0, IIC_IRQ);//IIC中断入口函数加入到向量表

rINTMOD1 &= ~(1 <

rINTMSK1 &= ~(1 <

}

IIC模块的头文件IIC.h引出接口函数：

#ifndef __IIC_H__

#define __IIC_H__

#ifdef __cplusplus

extern "C"{

#endif

#define ArbitrationFailed (1<<3) // 总线仲裁失败

#define AddressMatche (1<<2) // 从机地址相配

#define AddressZeros (1<<1) // 接收的地址为0

#define NoAck (1<<0) // 没有回复信号

extern int IIC_WriteBytes(unsigned char SlaveAddr, unsigned char WriteAddr,

unsigned char *pData, int Length);

extern int IIC_ReadBytes(unsigned char SlaveAddr, unsigned char ReadAddr,

unsigned char *pData, int Length);

extern void IIC_Init(void);

#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif /*__IIC_H__*/

3. 附录

IIC.rar，包含IIC接口模块实现IIC.c/IIC.h。

http://pan.baidu.com/s/1i3BR1Jn

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