S3C2416裸机开发系列十二_IIC驱动实现
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:nt"
"LDR R1, =100nt" // Arm clock为400M
"Delay2:nt"
"SUBS R1, R1, #1nt" // 一个Arm clock
"BNE Delay2nt" // 跳转会清流水线，3个Arm clock
"SUBS R0, R0, #1nt" // 调用者确保nCount不为0
"BNE Delay1nt"
"BX LRnt"
);
}
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
} els
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