LPC23XX之I2C使用總結(jié)

--- 原野之狼寫于2010年重陽節(jié)之時

近來由于項目需要，玩了玩LPC23XX系列的I2C，這么一個小小的東西費了我一周的時間，實在是令人崩潰！

首先要指出的是，原廠的LPC23XX的User Manual存在著嚴重的誤導作用，另外給的Sample程序也存在著誤導作用。很不幸，俺手頭上擁有的正好是這兩份資料，所以走了許多彎路。

關于I2C的官方Specification諸位最好先看看，我就提醒一點：I2C硬件上要求各I2C器件不管是作為Master還是作為Slave使用時都要采用OC或者OD模式作為IO接口，然后在外部用電阻上拉到電源，這樣才能使得當總線沖突時高電平和低電平不會互相拼個你死我活。目前Internet上的一些關于I2C的參考程序一般都是采用IO模擬I2C協(xié)議來實現(xiàn)的，這當然是可以的，但是記得要把MCU的IO口配置成OC、OD或者弱上拉模式，不要弄成推挽輸出哦。不過采用IO模擬方式比較占資源系統(tǒng)資源，本文描述的是采用MCU自帶的I2C控制器來實現(xiàn)。

LPC23XX支持3個I2C接口，這三者并不是完全一樣的，I2C0是嚴格遵守I2C協(xié)議的，而I2C1和I2C2并不嚴格遵守I2C協(xié)議，這體現(xiàn)在IO口的結(jié)構上，這點需要引起注意。

接下來說說User Manual的問題，我設置I2C控制器作為Master使用，并且是Single Master，外部掛了個RTC器件，因此本文的描述以此為前提條件。

User Manual關于I2C控制器的描述主要體現(xiàn)在這么一些資料：

資料1：狀態(tài)遷移圖Fig116和Fig117(P520~521)。

資料2：狀態(tài)表Table451和Table452(P452~453)。

資料3：關于軟件編寫指導性的文字描述（P533）。

    這三者本來應該是關聯(lián)性很強并互為指導的的文檔資料，但是我看了好幾天都沒有明白寫的是啥子意思，無奈只好憑著感覺先把代碼寫完，然后一邊調(diào)試程序一邊對著資料看，旁邊還架上示波器來看波形。

    關于資料3，諸位看個大概就行了，如果你按照這個細節(jié)去做估計會死得很慘。

    關于資料2，這個資料倒是沒問題，但是得弄明白才行。

    關于資料1，這個資料非常重要，但是很不好理解，要是沒有按照它所指定的路線操作就會出莫名其妙的問題。

    先解讀一下資料1的Fig116，用以輔助理解，當然諸位首先得看看User Manual，要不然俺說了也是白說，解讀如下：

1、  程序設置S位到相關寄存器，控制器會嘗試著去獲得I2C的操作權，獲得特權后就會發(fā)送起始信號。

2、  成功完成起始信號的發(fā)送后控制器會產(chǎn)生中斷并返回0X08（注意不要理解錯了，此返回并不是指中斷程序返回，而是指控制器的狀態(tài)寄存器的信息，下同）。

3、  程序?qū)懭?/SPAN>SLA+W信息到相關寄存器。

4、  發(fā)送成功后會產(chǎn)生中斷并返回0X18。

5、  程序?qū)懭胍�發(fā)送的數(shù)據(jù)到到相關寄存器。

6、  發(fā)送成功后會產(chǎn)生中斷并返回0X28。

7、  如果還要繼續(xù)發(fā)送請回到5，否則寫入P到相關寄存器。

8、  在7時，如果數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完但是并不想寫P以停止I2C操作，而需要繼續(xù)進行別的操作。舉個例子，比如在讀取RTC的時間信息時，先寫入要訪問的寄存器地址信息，然后在讀出數(shù)據(jù)信息，這是一個連貫的動作，并不需要插入P操作的，具體請查看RTC數(shù)據(jù)手冊。那么這個時候程序再次設置S位到相關寄存器，使得控制器發(fā)送起始信號。

9、  上一步再次發(fā)送S成功后會產(chǎn)生中斷并返回0X10。此時程序?qū)懭?/SPAN>SLA+R信息到相關寄存器。

10、              接下來就轉(zhuǎn)到了Fig117了。

    接下來，解讀一下Fig117：

1、  程序設置S位到相關寄存器，控制器會嘗試著發(fā)送起始信號。

2、  成功完成起始信號的發(fā)送后控制器會產(chǎn)生中斷并返回0X08。

3、  程序?qū)懭?/SPAN>SLA+R信息到相關寄存器。

4、  發(fā)送成功后會產(chǎn)生中斷并返回0X40，注意Fig116第10條也就是這里的第4條。這個時候我們該做什么了呢，顯然是需要讀取數(shù)據(jù)。但是請注意，并不是現(xiàn)在就讀取數(shù)據(jù)，因為本條的0X40僅僅表示了SLA+R發(fā)送完畢了，我們想要的其它數(shù)據(jù)還在后頭呢，中斷程序退出后控制器才會產(chǎn)生時鐘去外部I2C器件那里取數(shù)據(jù)。

5、  如上所述，當讀取數(shù)據(jù)成功后控制器會產(chǎn)生中斷并返回0X50，這時就可以從控制器的數(shù)據(jù)寄存器拷貝數(shù)據(jù)了。根據(jù)I2C協(xié)議，此時主機還需要向從機提供應答信號，如果接下來還需要讀取數(shù)據(jù)，那么應答ACK，否則應答NO ACK。如果應答ACK，請繼續(xù)第5條，否則就是第6條的事情了。應答操作由程序完成。

6、  如果之前應答的是NO ACK，應答完后控制器會產(chǎn)生中斷并返回0X58。寫入P到相關寄存器完成此次I2C操作。

以上兩篇解讀僅以狀態(tài)遷移圖的主線為例，其它分支因為比較簡單所以沒有做解讀，編程的時候需要考慮其它分支情況。

關于資料1就說這么多，一定要先把這個狀態(tài)遷移圖搞明白，要不然會死得不明不白。資料1理解透了，看資料2就輕松許多了，無非是一些細節(jié)嘛。記住一條就是了，該設置的位要設置，該清除的位要清除，不能多也不能少，會帶來什么問題俺也不清楚，沒有逐個測試，調(diào)試的過程發(fā)現(xiàn)不正確的設置會導致狀態(tài)遷移不按規(guī)定的路徑走。

在調(diào)試的過程中可以通過跟蹤中斷程序中讀來的狀態(tài)碼來確定狀態(tài)遷移路徑，要是路徑不對多半就是俺在上一個段落中提到的原因了。還有一點尤其注意，有些I2C器件存在超時的問題，就是說一次完整的I2C操作（從S開始算起，以P作為結(jié)束）需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成，所以諸位千萬不要在中斷程序里設置斷點來觀察寄存器信息，除非你能保證你眼睛夠犀利手腳夠麻利能夠在超時時間之內(nèi)完成想要做的事情。

OK，該打住了，就說這么多，不要向我要源代碼，不是本狼不夠OPEN，是因為俺自己都搞不到。

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