8 位 PIC 单片机上具有硬件协议加速功能的 I 2 C 通信 作者 : Mary Iva Rosario Salimbao Microchip Technology Inc. 简介 本技术简介讨论了 I 2 C 模块及其特性和基本功能 图 1 给出了 I 2 C 模块的简化框图 图 1: I 2 C 模块的简化框图 PPS PPS INPUT 输入选择 SELECTION (in) I2CxPPS ( 输入 ) I2CLVL<1:0> 8 Shift 移位寄存器 Register RX/TX 8 8 ACK/NACK SOURCES 源 Auto-NACK ACKDT/ ACKCNT HT<1:0> Delay 延时 HOLD 保持时间 TIME PPS OUTPUT PPS 输出选择 SELECTION RxyPPS (out) ( 输出 ) Address 地址缓冲区 Buffer and 和匹配 Match I2CxADB0/1 I2CxADD0/1/2/3 Transmit 发送缓冲区 Buffer (I2CxTXB) (I2CxTXB) Receive 接收缓冲区 Buffer (I2CxRXB) (I2CxRXB) I 2 C CLOCK I 2 SELECTION C 时钟选择 See 见 I 2 C I2CxCLK IControl 2 C 控制单元 Unit Register 寄存器 and 和传输计数器 Transfer Counter I2CCLK<3:0> PPS OUTPUT PPS 输出选择 SELECTION (in) I2CxPPS Master RxyPPS (out) ( 输入 ) 主器件模块 ( 输出 ) Module BUS TIME-OUT 总线超时选择 SELECTION I2CLVL<1:0> Slave See PPS PPS INPUT 输入选择见从器件模块 SELECTION Module I2CxBTO Register 寄存器 Interrupt 中断控制器 Controller I2CBTO<2:0> 在图 1 中, 控制单元包含用于主 / 从工作模式的主器件模块和从器件模块以及用于监视模块状态的中断控制器 传输计数器通过自动计数功能自动传输数据 缓冲区保存数据或地址的一个字节, 而另一个字节由移位寄存器在 引脚上移入或移出 ACK/NACK 源将第 9 位添加到传输来表示应答 这 9 位在由 延时设置的时间间隔内移出 时钟和总线超时选择分别控制 和超时的时序 和 引脚通过外设引脚选择 (Peripheral Pin Select, PPS) 配置 2017 Microchip Technology Inc. DS90003159B_CN 第 1 页
I 2 C 协议概述 I 2 C 模块遵循 Phillips I 2 C 规范 模块在 PIC 单片机和其他支持 I 2 C 的器件之间提供一个双向的主器件 / 从器件同步接口 这些器件通过两线式串行总线连接, 从而允许多个主器件与多个从器件通信 图 2 显示了主器件和从器件之间的不同连接类型 图 2: 主器件和从器件之间的 I 2 C 连接示例 VDD R1 R2 R1 VDD R2 MASTER 主器件 1 SLAVE 从器件 11 MASTER 主器件 1 从器件 SLAVE 1 (a) Single 单主器件和单从器件连接 Master and Multiple Slave Connection MASTER 主器件 2 (c) Multi-Master 多主器件和单从器件连接 and Single Slave Connection VDD VDD R1 R2 R1 R2 MASTER 主器件 1 从器件 SLAVE 1 MASTER 主器件 1 从器件 SLAVE 1 从器件 SLAVE 2 MASTER 主器件 2 从器件 SLAVE 2 (b) Single 单主器件和多从器件连接 Master and Multi-Slave Connection (d) Multi-Master 多主器件和多从器件连接 and Multi- Slave Connection DS90003159B_CN 第 2 页 2017 Microchip Technology Inc.
总线 I 2 C 总线由串行时钟 () 线和串行数据 () 线组成 时钟信号由主器件产生, 通过 线发送来控制数据传输 线传输主器件 / 从器件发送 / 接收的数据 每个信号线都需要一个上拉电阻实现漏极开路连接 当总线空闲时, 这两个信号线最初均悬浮为高电平, 并且必须按特定顺序驱动为低电平来启动 I 2 C 器件之间的通信 线的跳变总是在 线保持低电平时执行 在 线保持高电平时发生的跳变用于指示启动条件和停止条件 图 3 显示了典型 I 2 C 报文中 和 信号的状态 该图还显示了 I 2 C 报文的基本组成部分 : 启动条件和停止条件 地址和数据字节以及应答 图 3: 典型 I 2 C 报文 Acknowledgement 应答 IDLE 空闲 S Address 地址字节 Byte 数据字节 Data Byte A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 R/W ACK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ACK P IDLE 空闲 Byte 器件之间的字节传输 transfer between devices 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Change 为高电平时 of state while 状态发生变化 is High and 和 状态均为不活动 states are inactive I 2 C 操作 支持 I 2 C 器件可工作在主发送 / 接收或从发送 / 接收模式下 启动条件和停止条件之间的传输以 9 位分段发送, 由一个地址或数据字节后跟 ACK/NACK 条件组成 图 4 显示了在发送和接收操作下两个数据字节的简单 I 2 C 传输 (a) 和 (b) 之间的主要区别在于 R/W 位的状态 该位确定传输的寻址阶段的操作 图 4: 一个主器件和一个 7 位寻址从器件之间的 I 2 C 通信 From 从主器件到从器件 Master to Slave S From 从从器件到主器件 Slave to Master Write 写 7-bit 7 位从器件地址 Slave Address Data 来自主器件的数据字节 Byte from Master Data 来自主器件的数据字节 Byte from Master A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 R/W ACK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ACK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ACK P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (a) Master 主发送和从接收 Transmit and Slave Receive S From 从主器件到从器件 Master to Slave From 从从器件到主器件 Read 读 Slave to Master 7-bit 7 位从器件地址 Slave Address 来自从器件的数据字节 Data Byte from Slave Data 来自从器件的数据字节 Byte from Slave A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 R/W ACK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ACK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 NACK P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (b) Master 主接收和从发送 Receive and Slave Transmit 2017 Microchip Technology Inc. DS90003159B_CN 第 3 页
I 2 C 模块特性 下面列出了 I 2 C 模块提供的特性 主模式 从模式 ( 字节无应答 ) 多主器件模式 I 2 C 主器件和从器件硬件支持 - 专用地址 接收和发送缓冲区 - 最多 4 个从器件地址匹配 (1) - 广播呼叫地址匹配 - 7 位和 10 位寻址模式支持掩码 - 启动 重复启动 停止 地址 读 写 ACK 和字节计数中断 - 总线超时 总线冲突和 NACK 检测错误中断 基于硬件的时钟延长用于 : - 接收缓冲区满时 - 发送缓冲区空时 - 地址 写和 ACK 之后 自动字节计数 可选择时钟 总线冲突检测 带可编程源的总线超时检测 保持时间选择 可编程总线空闲时间选择 I 2 C SMBus 和 1.8V 输入电平选择 支持 DMA (2) 和 PMD 注 1: 仅在 7 位寻址模式下支持四个从器件地址匹配 10 位寻址的地址匹配最多只能有两个地址 2: 直接存储器访问 (Direct Memory Access, DMA) 模块是否可用取决于具体器件 请参见数据手册检查器件是否提供这些特性 为了与 SMBus 和 PMBus 兼容, 总线超时允许模块按照在 I2CxBTO 寄存器中选定的超时复位 当模块未在使用时, 还可通过 PMD 禁止 主器件模块和从器件模块中的数据自动处理降低了代码开销并提高了模块的整体性能 多主器件模式 对于多主器件支持特性, 总线空闲 (BFRE) 状态位允许主器件在将启动条件置为有效之前确定总线是否空闲 主器件先等待 8-64 个 I 2 C 时钟脉冲 (BFRET<1:0>) 的总线空闲时间, 然后再将 BFRE 位置 1 这可防止主器件试图在另一个主器件正在使用总线时控制总线 如果两个主器件同时将启动条件置为有效, 将在寻址阶段进行总线仲裁 I 2 C 模块操作 本节按照 I 2 C 模块特性讨论其工作方式 关于与该模块相关的寄存器和位的汇总, 请参见表 A-1 关于这些寄存器的更详细讨论, 请参见器件数据手册 设置 I 2 C 总线 和 均是数字的 双向漏极开路线路 分配给这些信号的 I/O 引脚必须分别通过 ANSELx 和 ODCONx 寄存器以及 PPS 进行配置 PPS 使这些引脚用作外设输入 (I2CxPPS 和 I2CxPPS) 和输出 (RxyPPS) 输入阈值 压摆率和内部上拉设置在 RxyI2C 控制寄存器中设置 时钟通过 I 2 C 时钟选择配置, 而 保持时间可通过 I2CxCON2 寄存器的 HT 位设置为 30/ 100/300 ns 例 1 给出了一个 K42 器件上 和 引脚的示例配置 例 1: 配置 和 引脚 // 将引脚配置为数字引脚 ANSELCbits.ANSELC3 = 0; ANSELCbits.ANSELC4 = 0; // PPS 解锁序列 PPSLOCK = 0x55; PPSLOCK = 0xAA; PPSLOCKbits.PPSLOCKED = 0x00; // 将 RC4 设置为 RC4PPS = 0x22; I2C1PPS = 0x14; // 将 RC3 设置为 RC3PPS = 0x21; I2C1PPS = 0x13; // PPS 锁定序列 PPSLOCK = 0x55; PPSLOCK = 0xAA; PPSLOCKbits.PPSLOCKED = 0x01; // 将引脚配置为漏极开路 ODCONCbits.ODCC3 = 1; ODCONCbits.ODCC4 = 1; // 设置 I2C 电平 RC3I2Cbits.TH = 1; RC4I2Cbits.TH = 1; // 将引脚配置为输出引脚 TRISCbits.TRISC3 = 0; TRISCbits.TRISC4 = 0; DS90003159B_CN 第 4 页 2017 Microchip Technology Inc.
时钟选择 时钟源 (I2CxCLK) 寄存器为主器件配置 I 2 C 时钟 可通过该寄存器选择内部 CPU 振荡器和其他外设提供的时钟源 快速模式使能 (FMEN) 位在由硬件驱动之前通过控制 引脚的采样来提供额外配置 使能或禁止快速模式分别将 频率设置为 FCLK/4 或 FCLK/5 模式选择 I 2 C 模块具有 I 2 C 模式选择, 通过寻址类型定义 这些模式通过 I2CxCON0 控制寄存器中的模式选择位定义 选项包括 7 位和 10 位主模式 7 位和 10 位从模式以及 7 位多主器件模式 条件 I 2 C 模块观察一些条件, 这些条件指示总线上发生的不同事件 请参见图 4 和图 5 了解 线上这些条件的示例 1. 启动条件 (S): 主器件产生启动条件以指示开始传输, 总线的状态从空闲变为活动 启动条件定义为在 线为高电平时, 线从高电平变为低电平状态 2. 停止条件 (P): 当传输结束时, 主器件还会产生停止条件以释放对总线的控制并将总线返回为空闲状态 当 线为高电平时, 线从低电平变为高电平状态 3. 重复启动 (RS): 如果主器件在传输后仍然需要控制总线, 它发出重复启动条件 这可防止其他主器件在传输之间控制总线 4. ACK/NACK 条件 : ACK 条件对从器件控制或数据传输成功作出应答 该条件由传输的接收器在 的第 9 个时钟脉冲将 线拉为低电平发送 否则, 接收器将使 线悬浮为高电平, 指示 NACK 条件 主器件还会发送 NACK 以终止从从器件接收数据 启动 停止和重复启动条件始终由主器件产生 主器件在总线仍处于空闲状态时通过将启动位置 1 或者写入发送缓冲区发出启动条件 发生启动条件后, 主器件模块现在处于活动状态 将重复启动使能 (RSEN) 位置 1 使能重复启动条件 主器件模块处于活动状态且启动 (S) 位置 1 后, 如果字节计数为零或者未收到 ACK 信号, 主器件将发出重复启动条件 接收或发出 NACK 或字节计数达到零时, 发生停止条件 在局部 I 2 C 外设中断标志寄存器中为这些条件均分配了中断标志 图 5: 一个主器件和一个 10 位寻址从器件之间的 I 2 C 通信 From 从主器件到从器件 Master to Slave S From 从从器件到主器件 Write 写 Slave to Master 10-bit 位地址 Address ( 高字节 (High) Byte) 10-bit 位地址 Address ( 低字节 (Low Byte) ) Data 来自主器件的数据字节 Byte from Master 1 1 1 1 0 A9 A8 R/W ACK A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 ACK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ACK P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (a) Master 主发送和从接收 Transmit and Slave Receive S 10-bit 位地址 Address ( 高字节 (High Byte) ) From 从从器件到主器件 Slave to Master 10-bit 位地址 Address ( 低字节 (Low Byte) ) RS From 从主器件到从器件 Master to Slave 10-bit 位地址 Address ( 高字节 (High) Byte) From 从从器件到主器件 Slave to Master 来自从器件的数据字节 Data Byte from Slave 1 1 1 1 0 A9 A8 W ACK A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 ACK 1 1 1 1 0 A9 A8 R ACK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 NAK P Write 写 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Read 读 (b) Master 主接收和从发送 Receive and Slave Transmit 2017 Microchip Technology Inc. DS90003159B_CN 第 5 页
应答序列 ACK/NACK 序列结果存储在 ACK 状态 (ACKSTAT) 位中 第 9 位始终保存 ACK/NACK 信息 ACK 条件将状态位清零, 而 NACK 将该位设置为高电平 在接收操作中, 数据字节计数寄存器 (I2CxCNT) 应答数据位 (ACKDT) 和计数结束位 (ACKCNT) 确定该序列的结果 如果计数仍未达到 0, 接收器发出 ACKDT 位, 否则, 发送 ACKCNT 在从模式下, 如果保持使能位置 1 且发生地址匹配, 则启动时钟延长 这允许用户设置发回发送器的 ACK 值 其他条件也会导致 NACK, 例如发生发送和接收缓冲区错误 主器件硬件在检测到 NACK 时自动发送停止条件 寻址 从器件可具有 7 位或 10 位地址 在该模块中, 可以有四个 7 位地址和两个 10 位地址 启动条件之后, 主器件始终首先发出地址字节 该地址字节保存主器件尝试与其通信的从器件的地址以及读 / 写 (R/W) 位 1. 7 位寻址 : 主器件发送单个地址字节, 其中从器件地址占用 bit 7 到 1 地址字节的 Bit 0 保存 R/W 位 ( 见图 4 ) 2. 10 位寻址 : 第一个字节由组合 11110xx 和 R/W 位组成 xx 是 10 位地址的两个最高有效位 (MSb) 第二个字节包含地址的其余 8 位 ( 见图 5 ) R/W 位确定数据的方向 如果主器件希望发送数据, 则 线悬浮为高电平 对于数据接收, 线拉为低电平 如果总线上存在从器件, 则以 ACK 响应 然而, 如果主器件未能连接到从器件, 则返回 NACK 10 位寻址模式的主接收和从发送操作需要重复启动条件以将数据从从器件移出 主器件首先发出两个地址字节进行写操作 如果从器件应答两个地址字节, 主器件软件将启动位置 1 发出重复启动条件 主器件将重新发送高地址字节进行读操作, 等待 ACK 条件, 然后读取从器件的数据 模块提供两个地址数据缓冲区 (I2CxADBx) 和四个地址 (I2CxADRx) 寄存器 地址数据缓冲区充当发送或接收缓冲区 ( 见表 1) 在主模式下, 缓冲区包含要移出总线的地址字节 在从模式下, 缓冲区保存接收到的地址字节并将地址与地址寄存器匹配 地址寄存器包含用于从模式下匹配和掩码的从模式地址 需要多个地址寄存器来支持 SMBus 和 PMBus 通信 表 1: 支持广播呼叫地址 I 2 C 模块支持广播呼叫寻址, 这样主器件可寻址所有从器件并接收 ACK 广播呼叫地址定义为 0x00 且需要软件使能广播呼叫地址使能位 无需定义任何地址寄存器来保存广播呼叫地址 数据传输 通信继续发送数据字节 如果数据字节正常发送或接收, 则返回 ACK 位 I 2 C 总线在检测到停止条件之后被释放, 并且返回其空闲状态直至出现下一个启动条件 专用缓冲区 不同 I 2 C 模式下地址数据缓冲区的方向 模式 I2CxADB0 I2CxADB1 从模式 (7 位, 带或不带 RX 掩码 ) 从模式 (10 位, 带或不 RX RX 带掩码 ) 主模式 (7 位 ) TX 主模式 (10 位 ) TX TX 多主器件模式 (7 位 ) RX TX I 2 C 模块有两个数据缓冲区, 一个用于发送 (TXB), 另一个用于接收 (RXB)) 这些缓冲区可通过软件或 DMA 访问 I 2 C 模块需要用户通过这些缓冲区的状态 (TXBE/RXBF) 或中断 (TXIF/RXIF) 标志监视其状态, 从而确保正确的读 / 写操作 当缓冲区满时, 用户不得将新字节装入到 TXB 如果 RXB 为空或其保存旧数据, 则不能读取其中的数据 不正确的读 / 写操作会导致设置错误的条件标志 DS90003159B_CN 第 6 页 2017 Microchip Technology Inc.
时钟延长 如果从器件无法与主器件的数据速率保持同步, 可通过使用时钟延长来延迟传输 从器件可在传输的任意时刻将 线保持为低电平, 直到它准备好继续通信为止 ( 见图 6) 当主器件检测到 线保持为低电平时, 它将等待直至从器件释放线路以发送或接收剩余的数据 图 6: Address 地址 时钟延长 Data 数据 A2 A1 R/W ACK D7 D6 D5 D4 D3 Clock 时钟延长 Stretching 5 6 7 8 9 1 2 3 4 Slave 从器件释放 releases 当发送缓冲区空 (TXBE) 位或接收缓冲区满 (RXBF) 位置 1 且计数寄存器不为零时, 发生时钟延长 将地址匹配 (ADRIE) 数据写入 (WRIE) 和应答状态 (ACKTIE) 的专用中断和保持位置 1 也会为这些操作使能时钟延长 时钟延长可通过将时钟延长禁止 (CSTRDIS) 位置 1 来禁止 5 中断 状态和错误检测 I 2 C 模块有多种方式来监视其工作状态 用户可观察状态寄存器 (I2CxSTAT0/1) 或允许相关中断源 大多数状态位都是只读的, 并显示 I 2 C 总线和模块 ( 活动主器件或活动从器件 ) 的当前状态 局部 I 2 C 中断包含 I 2 C 总线条件 时钟延长选项和字节计数寄存器的 (I2CxPIR) 标志 将任一标志置 1 会将主 I 2 C 中断标志 (I2CxIF) 置 1 I 2 C 错误 (I2CxERR) 寄存器包含由于通信错误而设置的中断 这些错误包括总线超时 总线冲突和 NACK 检测 检测到任一错误时也会将主 I 2 C 错误中断标志 (I2CxEIF) 置 1 发送和接收缓冲区也有其自己的中断允许和标志位 如果允许缓冲区空 (TXIF) 和满 (RXIF) 中断, 在开始下一次传输前需要先处理这些中断 对于向量中断控制器, 也可以为这些中断源设置中断优先级 (Interrupt Priority Level,IPL) 请参见器件数据手册了解完整中断列表 自动字节计数 字节计数 (I2CxCNT) 寄存器是硬件计数器, 用于控制 I 2 C 总线的数据传输的长度 该寄存器保存要发送或接收的数据字节数, 不包括地址字节 在每个发送字节的第 9 个 下降沿, 该寄存器针对总线上每一组字节 +ACK 自动递减 当寄存器递减到 0 时, 计数中断标志 (CNTIF) 置 1 且主器件硬件将发出停止条件 如果字节数超过 256, 可中途重写寄存器 2017 Microchip Technology Inc. DS90003159B_CN 第 7 页
I 2 C 模块应用示例 主模式 例 2 给出了 I 2 C 模块作为 I 2 C 主器件工作的软件配置 使能 500 khz 时钟源和快速模式, 模块以 125 khz 的 频率进行通信 例 3 和例 4 显示了对 I 2 C 从器件 EEPROM 进行的简单主器件写操作和读操作 地址缓冲区 I2C1ADB1 保存 7 位从器件地址 EE_SLAVE_ADDRESS 计数寄存器 I2C1CNT 保存要发送或接收的字节总数 例 2: // 7 位主模式 (MODE = 4) I2C1CON0 = 0x04; I 2 C 主模式初始化 // I2C 时钟 = MFINTOSC (500 khz) I2C1CLK = 0x03; // 对每个有效字节发送 ACK (ACKDT = 0) // 发送 NACK 以结束读操作 (ACKCNT = 1) I2C1CON1 = 0x80; // 禁止自动计数 (ACNT = 0) // 禁止广播呼叫 (GCEN = 0) // 使能快速模式 // (FME = 1 ; = I2CCLK/4) // 使用 ADB1 地址缓冲区 (ADB = 0) // 保持时间为 300 ns (HT = 0) // 总线空闲时间为 16 个 I2C 时钟脉冲 // (BFRET = 1) I2C1CON2 = 0x21; // 使能 I2C 模块 I2C1CON0bits.EN = 1; 由于此时 I 2 C 总线仍处于空闲状态, 因此写发送缓冲区将启动传输 模块将启动条件置为有效并在 线上移出从器件地址和写位 接收到 ACK 之后, 模块移出数据指针所指的第一个数据字节 (EEPROM 存储地址字节 ) 将最后一个字节加载到缓冲区后, 模块仍然需要一些时间才能将数据移出并发送停止条件 例 3: I 2 C 主器件写入 EEPROM // 写操作 (W/R 位 = 0) I2C1ADB1 = (EE_SLAVE_ADDRESS<<1) 0; totalbytelength = EE_ADDR_BYTE_LENGTH +DATA_BYTE_LENGTH; I2C1CNT = totalbytelength; for(i = 0; i < totalbytelength; i++){ // 写入 TXB 开始通信 I2C1TXB = *datablock; datablock++; // 等待直至 TXB 为空 while(!i2c1stat1bits.txbe); 典型的 EEPROM 读取操作由主器件对 EEPROM 存储地址的写操作和对数据字节的读操作组成 传输存储地址字节后, 重写 I2C1ADB1 和 I2C1CNT 进行读操作 模块通过将启动位置 1 发出另一个启动条件并移出 EE_SLAVE_ADDRESS 和读位 从器件返回 ACK 后, 主器件移入第一个数据字节并将其存储在接收缓冲区中 主器件必须通过软件读取接收缓冲区以清零 RXBF 进行下一个读取操作 读取最后一个字节后, 主器件将按照例 2 中的配置发送 NACK 例 4: I 2 C 主器件读取 EEPROM // 读操作 (W/R 位 = 1) I2C1ADB1 = (EE_SLAVE_ADDRESS<<1) 1; I2C1CNT = READ_BYTE_LENGTH; I2C1CON0bits.S = 1; for(i = 0; i < READ_BYTE_LENGTH; i++){ while (!I2C1STAT1bits.RXBF); *readblock = I2C1RXB; readblock++; DS90003159B_CN 第 8 页 2017 Microchip Technology Inc.
从模式 例 5 显示了 I 2 C 模块作为具有最多 4 个 7 位地址的从器件工作的配置 地址寄存器可能保存相似或完全不同的地址 如果主器件请求 4 个地址中的任意一个, 从器件模块将响应 ACK 由于 I 2 C 从器件等待 I 2 C 主器件启动通信, 因此从器件设置为使用中断和状态位来检测是发送还是接收数据 中断还允许从器件通过软件控制其下一个操作 在使能模块之前允许这些中断以确保在中断程序中处理 I 2 C 主器件的任何即时通信 例 5: I 2 C 从模式初始化 // 7 位从模式 (MODE = 0) I2C1CON0 = 0x00; // 从器件地址匹配 I2C1ADR0 = 0x98; I2C1ADR1 = 0x98; I2C1ADR2 = 0x98; I2C1ADR3 = 0x98; // 对每个有效字节发送 ACK (ACKDT = 0) // 读操作结束时发送 ACK (ACKCNT = 0) // 使能时钟延长 (CSTRDIS = 0) I2C1CON1 = 0x00; // 禁止自动计数 (ACNT = 0) // 禁止广播呼叫 (GCEN = 0) // 使能快速模式 (FME = 1) // 使用 ADB0 地址缓冲区 (ADB = 0) // 保持时间为 30 ns (HT = 2) // 总线空闲时间为 8 个 I2C 时钟脉冲 // (BFRET = 1) I2C1CON2 = 0x28; // 清零所有 I2C 标志 PIR3bits.I2C1F = 0; I2C1PIR = 0x00; // 允许全局和 I2C 中断 INTCON0bits.IPEN = 1; INTCON0bits.GIEH = 1; PIE3bits.I2C1IE = 1; PIE3bits.I2C1IP = 1; I 2 C 从器件模块中断服务程序有多个中断选项 在例 5 中, 使能 ACK 中断保持 如果触发中断事件, 允许从器件软件访问数据缓冲区, 同时进行时钟延长 ( 见例 6) 同样, 也可在地址保持 数据保持 缓冲区满和空中断中执行这些操作 对于保持中断, 还可修改 ACKDT 位, 并清零 CSTR 释放时钟 对于缓冲区中断, 读或写缓冲区将释放 并恢复通信 例 6: I 2 C 从器件中断服务 void interrupt I2CSLAVE_ISR (void){ if (PIR3bits.I2C1IF){ // 清零 I2C 中断标志 PIR3bits.I2C1IF = 0; // 检测 ACK 序列中断 if (I2C1PIRbits.ACKTIF){ // 清零中断标志 I2C1PIRbits.ACKTIF = 0; // 对于从器件读操作 / 主器件写操作 if (!I2C1STAT0bits.R){ // 接收数据字节 if (I2C1STAT0bits.D){ // 读取 RXB *readblock = I2C1RXB; readblock++; // 对于从器件写操作 / 主器件读操作 else { // 写入 TXB I2C1TXB = *datablock; datablock++; // 释放 I2C1CON0bits.CSTR = 0; else { // 其他中断 // 允许 ACK 序列局部中断 I2C1PIE = 0x40; // 使能 I2C 模块 I2C1CON0bits.EN = 1; 2017 Microchip Technology Inc. DS90003159B_CN 第 9 页
结论 I 2 C 模块是双线同步和双向接口, 支持多个主器件和从器件之间的通信 硬件协议加速功能通过额外的硬件支持特性使模块能够以最小的软件开销运行 额外的硬件支持允许模块对每个数据字节仅使用一个中断 通过添加 DMA, 模块对每个消息仅需要处理单个 CPU 中断 DS90003159B_CN 第 10 页 2017 Microchip Technology Inc.
附录 A: 与 I 2 C 模块相关的寄存器和位 表 A-1: I 2 C 模块寄存器和位汇总 名称 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 I2CxBTO BTO<2:0> I2CxCLK CLK<2:0> I2CxPIE CNTIE ACKTIE WRIE ADRIE PCIE RSCIE SCIE I2CxPIR CNTIF ACKTIF WRIF ADRIF PCIF RSCIF SCIF I2CxERR BTOIF BCLIF NACKIF BTOIE BCLIE NACKIE I2CxSTAT0 BFRE SMA MMA R D I2CxSTAT1 TXWE TXBE RXRE CLRBF RXBF I2CxCON0 EN RSEN S CSTR MDR MODE<2:0> I2CxCON1 ACKCNT ACKDT ACKSTAT ACKT RXOV TXU CSD I2CxCON2 ACNT GCEN FME ADB HT<3:2> BFRET<1:0> I2CxADR0 ADR<7:0> I2CxADR1 ADR<7:1> I2CxADR2 ADR<7:0> I2CxADR3 ADR<7:1> I2CxADB0 ADB<7:0> I2CxADB1 ADB<7:0> I2CxCNT CNT<7:0> I2CxRXB RXB<7:0> I2CxTXB TXB<7:0> I2CxPPS I2CxPPS<4:0> I2CxPPS I2CxPPS<4:0> RxyI2C SLEW PU<1:0> TH<1:0> 2017 Microchip Technology Inc. DS90003159B_CN 第 11 页
请注意以下有关 Microchip 器件代码保护功能的要点 : Microchip 的产品均达到 Microchip 数据手册中所述的技术指标 Microchip 确信 : 在正常使用的情况下, Microchip 系列产品是当今市场上同类产品中最安全的产品之一 目前, 仍存在着恶意 甚至是非法破坏代码保护功能的行为 就我们所知, 所有这些行为都不是以 Microchip 数据手册中规定的操作规范来使用 Microchip 产品的 这样做的人极可能侵犯了知识产权 Microchip 愿与那些注重代码完整性的客户合作 Microchip 或任何其他半导体厂商均无法保证其代码的安全性 代码保护并不意味着我们保证产品是 牢不可破 的 代码保护功能处于持续发展中 Microchip 承诺将不断改进产品的代码保护功能 任何试图破坏 Microchip 代码保护功能的行为均可视为违反了 数字器件千年版权法案 (Digital Millennium Copyright Act) 如果这种行为导致他人在未经授权的情况下, 能访问您的软件或其他受版权保护的成果, 您有权依据该法案提起诉讼, 从而制止这种行为 提供本文档的中文版本仅为了便于理解 请勿忽视文档中包含的英文部分, 因为其中提供了有关 Microchip 产品性能和使用情况的有用信息 Microchip Technology Inc. 及其分公司和相关公司 各级主管与员工及事务代理机构对译文中可能存在的任何差错不承担任何责任 建议参考 Microchip Technology Inc. 的英文原版文档 本出版物中所述的器件应用信息及其他类似内容仅为您提供便利, 它们可能由更新之信息所替代 确保应用符合技术规范, 是您自身应负的责任 Microchip 对这些信息不作任何明示或暗示 书面或口头 法定或其他形式的声明或担保, 包括但不限于针对其使用情况 质量 性能 适销性或特定用途的适用性的声明或担保 Microchip 对因这些信息及使用这些信息而引起的后果不承担任何责任 如果将 Microchip 器件用于生命维持和 / 或生命安全应用, 一切风险由买方自负 买方同意在由此引发任何一切伤害 索赔 诉讼或费用时, 会维护和保障 Microchip 免于承担法律责任, 并加以赔偿 除非另外声明, 在 Microchip 知识产权保护下, 不得暗中或以其他方式转让任何许可证 Microchip 位于美国亚利桑那州 Chandler 和 Tempe 与位于俄勒冈州 Gresham 的全球总部 设计和晶圆生产厂及位于美国加利福尼亚州和印度的设计中心均通过了 ISO/TS-16949:2009 认证 Microchip 的 PIC MCU 与 dspic DSC KEELOQ 跳码器件 串行 EEPROM 单片机外设 非易失性存储器和模拟产品严格遵守公司的质量体系流程 此外, Microchip 在开发系统的设计和生产方面的质量体系也已通过了 ISO 9001:2000 认证 QUALITY MANAGEMENT SYSTEM CERTIFIED BY DNV == ISO/TS 16949 == 商标 Microchip 的名称和徽标组合 Microchip 徽标 AnyRate AVR AVR 徽标 AVR Freaks BeaconThings BitCloud CryptoMemory CryptoRF dspic FlashFlex flexpwr Heldo JukeBlox KEELOQ KEELOQ 徽标 Kleer LANCheck LINK MD maxstylus maxtouch MediaLB megaavr MOST MOST 徽标 MPLAB OptoLyzer PIC picopower PICSTART PIC32 徽标 Prochip Designer QTouch RightTouch SAM-BA SpyNIC SST SST 徽标 SuperFlash tinyavr UNI/O 及 XMEGA 均为 Microchip Technology Inc. 在美国和其他国家或地区的注册商标 ClockWorks The Embedded Control Solutions Company EtherSynch Hyper Speed Control HyperLight Load IntelliMOS mtouch Precision Edge 和 Quiet-Wire 均为 Microchip Technology Inc. 在美国的注册商标 Adjacent Key Suppression AKS Analog-for-the-Digital Age Any Capacitor AnyIn AnyOut BodyCom chipkit chipkit 徽标 CodeGuard CryptoAuthentication CryptoCompanion CryptoController dspicdem dspicdem.net Dynamic Average Matching DAM ECAN EtherGREEN In-Circuit Serial Programming ICSP Inter-Chip Connectivity JitterBlocker KleerNet KleerNet 徽标 Mindi MiWi motorbench MPASM MPF MPLAB Certified 徽标 MPLIB MPLINK MultiTRAK NetDetach Omniscient Code Generation PICDEM PICDEM.net PICkit PICtail PureSilicon QMatrix RightTouch 徽标 REAL ICE Ripple Blocker SAM-ICE Serial Quad I/O SMART-I.S. SQI SuperSwitcher SuperSwitcher II Total Endurance TSHARC USBCheck VariSense ViewSpan WiperLock Wireless DNA 和 ZENA 均为 Microchip Technology Inc. 在美国和其他国家或地区的商标 SQTP 为 Microchip Technology Inc. 在美国的服务标记 Silicon Storage Technology 为 Microchip Technology Inc. 在除美国外的国家或地区的注册商标 GestIC 为 Microchip Technology Inc. 的子公司 Microchip Technology Germany II GmbH & Co. & KG 在除美国外的国家或地区的注册商标 在此提及的所有其他商标均为各持有公司所有 2017, Microchip Technology Inc. 版权所有 ISBN:978-1-5224-2303-4 2017 Microchip Technology Inc. DS90003159B_CN 第 12 页
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