LPC2124开发板I2C总线接口的应用

接口/总线/驱动

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描述

LPC2124有一个标准的I2C总线接口,可配置为主机或从机,总线时钟速率可调整,最高可支持400KHZ总线速率。使用I2C总线时,要将相应得引脚设置连接SCL和SDA,并且总线上要上拉电阻,阻值为1~10KΩ,依据所需要的总线速率而定。总线速率越高,电阻阻值应该越小。I2C总线可接标准I2C接口器件,如串行EEPROM、RAM、LCD、时钟芯片以及音调发生器。

根据方向位(R/W)状态的不同,I2C总线上存在以下两种类型的数据传输:


 

⑴从主发送器向从接收器发送数据。

主机发送得第一个字节是从机地址,接下来是数据字节流。从机每接收到一个字节返回一个应答位。

⑵从发送器向主接收器发送数据。

第一个字节(从地址)从主机发送。从机返回一个应答位。接下来从机向主机发送数据字节。主机每接收一个字节返回一个应答位。接收完最后一个字节,主机返回一个“非应答位”。主器件产生所有串行时钟脉冲和起始以及停止条件。出现停止条件或重复的起始条件时传输结束。由于重复的起始条件同时是下一个串行发送的开始,因此I2C总线不会被释放。

LPC2124的I2C是字节方式的I2C接口,只要把一字节数据写入I2C数据寄存器I2DAT后,即可由I2C接口自动完成所有的数据位发送。它有4种操作模式:主发送器模式、主接收器模式、从发送器模式和从接收器模式。

⑴主发送器模式

该模式中,数据从主机发送到从机。在进入主发送器模式之前,I2CONSET(I2C控制置位寄存器)必须按如下设置进行初始化:

I2CONSET --- I2EN STA STO SI AA --- ---

-- 1 0 0 0 0 -- --

说明如下:

I2EN=1,使能I2C接口;

AA=0,不产生应答信号,即不允许进入从机模式;

SI=0,I2C中断标志为0;

STO=0,停止标志为0;

STA=0,起始标志为0。

在该模式下,数据方向位(R/W)应为0表示执行写操作。因此第一个发送的字节为从地址(7位)和写方向位。数据的发送每次为8位,每发送完一字节,都接收到一个由从机返回的应答位。该模式的数据发送操作步骤如下:

① 通过软件置位STA,进入I2C主发送器模式,I2C逻辑在总线空闲后立即发送一个起始条件。

② 当发送完起始条件后,SI位置位。此时I2STAT(状态寄存器)中的状态代码为08H,该状态代码用于中断服务程序的处理。

③ 把从地址和写方向位装入I2DAT(数据寄存器),然后清零SI位(向I2CONCLR寄存器中得SIC位写入1可清零SI),开始发送从地址和写方向位。

④ 当从地址和写方向位已发送且接收到应答位后,SI位再次置位(可能的状态代码为18H,20H或38H)。

⑤ 当状态码为18H时,表明从机已应答,则可以将数据装入I2DAT,然后清零SI位,开始发送数据。

⑥ 当正确发送数据,SI位再次置位(可能的状态码为28H,30H)。此时可以再次发送数据或者置位STO结束总线。

⑵主接收器模式

在该模式下,主机所接收的数据字节来自从发送器,数据方向位应该为1表示执行读操作。该模式的数据接收操作步骤如下:

① 通过软件置位STA,进入I2C主发送器模式,I2C逻辑在总线空闲后立即发送一个起始条件。

② 当发送完起始条件后,SI位置位。此时I2STAT(状态寄存器)中的状态代码为08H,该状态代码用于中断服务程序的处理。

③ 把从地址和读方向位装入I2DAT(数据寄存器),然后清零SI位,开始发送从地址和读方向位。

④ 当从地址和读方向位已发送且接收到应答位后,SI位再次置位(可能的状态代码为38H,40H或48H)。

⑤ 当状态码为40H时,表明从机已应答。设置AA位,用来控制接收到数据后是产生应答信号还是产生非应答信号,然后清零SI位,开始接收数据。

⑥ 当正确接收到一个字节数据后,SI位再次置位(可能的状态码为50H或58H)。此时可以再次接收数据或者置位STO结束总线。

⑶从接收器模式

当配置为I2C从机时,I2C主机可以对它进行读、写操作。要初始化为从机用户必须将从地址写入I2ADR(从地址寄存器),并按如下配置I2CONSET:

I2CONSET --- I2EN STA STO SI AA --- ---

-- 1 0 0 0 1 -- --

在该模式下,从主发送器接收数据字节。当主机访问从机时,接收主机发送过来的数据,并产生应答信号。数据方向位应该为0表示写操作。该模式的数据接收操作步骤如下:

① 将从地址写入I2ADR并配置I2CONSET完成初始化。等待它被自身的从地址或通用地址寻址。

② 在接收到地址和方向位后,SI位置位并可从I2STAT中读出有效的状态代码。

③ 根据状态代码执行相应的操作。

⑷从发送器模式

当主机访问从机时,向主机发送数据,并等待主机的应答信号。数据方向位应该为1表示读操作。使用该模式时,用户程序只需根据各种状态码作出相应的操作。

I2C时钟由SCL占空比寄存器控制(I2SCLH、I2SCLL),分别设置SCL的高电平和低电平时间,获得合适的总线时钟频率。寄存器I2CONSET则用来控制I2C总线的模式及总线操作,其位SI为I2C中断标志位,所有总线操作都要依赖于这一标志;同时它又钳住总线,使总线的数据发送/接收得以同步控制。寄存器I2CONCLR则为对应的清零寄存器;I2STAT为I2C状态寄存器,用于指示总线处于哪种状态,以方便控制操作。I2DAT为I2C总线数据寄存器,包含要发送的数据或刚收到的数据。当系统作为从机时,I2ADR从机地址寄存器有效。当总线对此地址进行访问时,将会产生I2C中断。

I2C主机基本操作方法:

①设置I2C引脚连接;

②设置I2C时钟速率(I2SCLH、I2SCLL);

③设置为主机,并发送起始信号(I2CONSET的I2EN、STA位为1,AA位为0);

④发送从机地址(I2DAT),控制I2CONSET发送;

⑤判断总线状态(I2STAT),进行数据传输控制;

⑥发送结束信号(I2CONSET)。

I2C从机基本操作方法:

①设置I2C引脚连接;

②设置自身的从机地址(I2ADR);

③使能I2C(I2CONSET的I2EN、AA位为1);

④判断SI位或者等待I2C中断,等待主机操作;

⑤判断总线状态I2STAT,进行数据传输控制。

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