AVR单片机IIC读写范例IIC.C 或者IIC.H.doc

资料简介： 本程序简单的示范了如何使用ATMEGA16的TWI 读写AT24C02 IIC EEPROM TWI协议 (即IIC协议,请认真参考IIC协议的内容，否则根本就不能掌握) 一主多从的应用，M16作主机 (M16做从机和多主多从的应用不多，请自行参考相关文档)中断模式 (因为AVR的速度很高，而IIC的速度相对较低， 采用查询模式会长时间独占CPU，令CPU的利用率明显下降。 特别是IIC速度受环境影响只能低速通讯时，对系统的实时性产生严重的影响。 查询模式可以参考其它文档和软件模拟IIC的文档) AT24C02/04/08的操作特点出于简化程序考虑，各种数据没有对外输出，学习时建议使用JTAG ICE硬件仿真器*/#include #include #include #include /时钟定为外部晶振7.3728MHz,F_CPU=7372800#include /定义了各种模式下的状态码列表(TWSR已屏蔽预分频位),本文后面附上中文描述/管脚定义#define pinSCL0/PC0 SCL#define pinSDA1/PC1 SDA/为保险起见,最好在SCL/SDA接上110K的外部上拉电阻到VCC。#define fSCL100000/TWI时钟为100KHz/预分频系数=1(TWPS=0)#if F_CPU fSCL*36 #define TWBR_SET 10;/TWBR必须大于等于10#else #define TWBR_SET (F_CPU/fSCL-16)/2;/计算TWBR值#endif#define TW_ACT(1TWINT)|(1TWEN)|(1TWIE)/TWCR只能IN/OUT,直接赋值比逻辑运算(|= &=)更节省空间#define SLA_24CXX0xA0/24Cxx系列的厂商器件地址(高四位)#define ADDR_24C020x00/ AT24C02的地址线A2/1/0全部接地，SLAW=0xA0+0x001+0x00,SLAR=0xA0+0x008)1; i&=0x06;/考虑了24C04/08的EEPROM地址高位放在SLA里面 strTWI.SLA=sla+i; strTWI.ADDR=addr; strTWI.pBUF=ptr; strTWI.DATALEN=len; strTWI.STATE=ST_START; strTWI.FAILCNT=0; TWCR=(1=0x60)|(status=0x00) /总线错误或从机模式引发的中断,不予处理 return; switch(state) case ST_START:/START状态检查 if(status=TW_START) /发送start信号成功 TWDR=strTWI.SLA&0xFE;/发送器件地址写SLAW TWCR=TW_ACT; /触发下一步动作，同时清start发送标志 else /发送start信号出错 state=ST_FAIL; break; case ST_SLAW:/SLAW状态检查 if(status=TW_MT_SLA_ACK) /发送器件地址成功 TWDR=strTWI.ADDR;/发送eeprom地址 TWCR=TW_ACT; /触发下一步动作 else /发送器件地址出错 state=ST_FAIL; break; case ST_WADDR:/ADDR状态检查 if(status=TW_MT_DATA_ACK) /发送eeprom地址成功 if (action=TW_READ) /读操作模式 TWCR=(1TWSTA)|TW_ACT;/发送restart信号,下一步将跳到RESTART分支 else /写操作模式 TWDR=*strTWI.pBUF+; /写第一个字节 strTWI.DATALEN-; state=ST_WDATA-1;/下一步将跳到WDATA分支 TWCR=TW_ACT; /触发下一步动作 else /发送eeprom地址出错 state=ST_FAIL; break; case ST_RESTART:/RESTART状态检查，只有读操作模式才能跳到这里 if(status=TW_REP_START) /发送restart信号成功 TWDR=strTWI.SLA;/发器件地址读SLAR TWCR=TW_ACT; /触发下一步动作，同时清start发送标志 else /重发start信号出错 state=ST_FAIL; break; case ST_SLAR:/SLAR状态检查，只有读操作模式才能跳到这里 if(status=TW_MR_SLA_ACK) /发送器件地址成功 if (strTWI.DATALEN-) /多个数据 TWCR=(1TWEA)|TW_ACT;/设定ACK，触发下一步动作 else /只有一个数据 TWCR=TW_ACT;/设定NAK，触发下一步动作 else /发送器件地址出错 state=ST_FAIL; break; case ST_RDATA:/读取数据状态检查，只有读操作模式才能跳到这里 state-;/循环,直到读完指定长度数据 if(status=TW_MR_DATA_ACK) /读取数据成功，但不是最后一个数据 *strTWI.pBUF+=TWDR; if (strTWI.DATALEN-) /还有多个数据 TWCR=(1TWEA)|TW_ACT;/设定ACK，触发下一步动作 else /准备读最后一个数据 TWCR=TW_ACT;/设定NAK，触发下一步动作 else if(status=TW_MR_DATA_NACK) /已经读完最后一个数据 *strTWI.pBUF+=TWDR; TWCR=(1TWSTO)|TW_ACT;/发送停止信号，不会再产生中断了 strTWI.STATUS=TW_OK; else /读取数据出错 state=ST_FAIL; break; case ST_WDATA:/写数据状态检查，只有写操作模式才能跳到这里 state-;/循环,直到写完指定长度数据 if(status=TW_MT_DATA_ACK) /写数据成功 if (strTWI.DATALEN) /还要写 TWDR=*strTWI.pBUF+; strTWI.DATALEN-; TWCR=TW_ACT; /触发下一步动作 else /写够了 TWCR=(1TWSTO)|TW_ACT;/发送停止信号，不会再产生中断了 strTWI.STATUS=TW_OK; /启动写命令后需要10ms(最大)的编程时间才能真正的把数据记录下来 /编程期间器件不响应任何命令 else /写数据失败 state=ST_FAIL; break; default: /错误状态 state=ST_FAIL; break; if (state=ST_FAIL) /错误处理 strTWI.FAILCNT+; if (strTWI.FAILCNTFAIL_MAX) /重试次数未超出最大值， TWCR=(1TWSTA)|TW_ACT;/发生错误,启动start信号 else /否则停止 TWCR=(1TWSTO)|TW_ACT;/发送停止信号，不会再产生中断了 strTWI.STATUS=TW_FAIL; state+; strTWI.STATE=state;/保存状态int main(void) unsigned char i; /上电默认DDRx=0x00,PORTx=0x00 输入，无上拉电阻 PORTA=0xFF;/不用的管脚使能内部上拉电阻。 PORTB=0xFF; PORTC=0xFF;/SCL,SDA使能了内部的10K上拉电阻 PORTD=0xFF; /TWI初始化 TWSR=0x00;/预分频=04=1 TWBR=TWBR_SET; TWAR=0x00;/主机模式，该地址无效 TWCR=0x00;/关闭TWI模块 sei();/使能全局中断 strTWI.STATUS=TW_OK; TWI_RW(SLA_24CXX+(ADDR_24C021)+TW_WRITE,0x10,&ORGDATA0,8); /从0x10地址开始写入8个字节数据 while(strTWI.STATUS=TW_BUSY);/等待操作完成 if (strTWI.STATUS=TW_FAIL) /操作失败？ _delay_ms(10);/延时等待编程完成 while(1) i=TWI_RW(SLA_24CXX+(ADDR_24C021)+TW_READ,0x10,&CMPDATA0,8); /从0x10地址开始读出8个字节数据 while(strTWI.STATUS=TW_BUSY);/等待操作完成 /如果不加等待，则需要检测返回值i才能知道当前操作是否执行了 / 0 OP_BUSY 之前的操作没完成，没执行当前操作 / 1 OP_RUN 当前操作执行中 if (strTWI.STATUS=TW_FAIL) /操作失败？ /读取成功，对比ORGDATA和CMPDATA的数据 i=TWI_RW(SLA_24CXX+(ADDR_24C021)+TW_READ,0x00,&BUFFER0,256); /从0x00地址开始读出256个字节数据(整个ATC24C02) while(strTWI.STATUS=TW_BUSY);/等待操作完成 ;/*两线串行接口总线定义两线接口TWI很适合于典型的处理器应用。TWI协议允许系统设计者只用两根双向传输线就可以将128个不同的设备互连到一起。这两根线一是时钟SCL，一是数据SDA。外部硬件只需要两个上拉电阻，每根线上一个。所有连接到总线上的设备都(必须)有自己的地址。注意:就是说不能有两个相同地址的设备TWI协议解决了总线仲裁的问题。所有 TWI 兼容的器件的总线驱动都是漏极开路或集电极开路的。这样就实现了对接口操作非常关键的线与功能。TWI器件输出为0”时，TWI总线会产生低电平。当所有的TWI器件输出为三态时，总线会输出高电平，允许上拉电阻将电压拉高。注意:为保证所有的总线操作，凡是与TWI 总线连接的AVR 器件必须上电。与总线连接的器件数目受如下条件限制：总线电容要低于400pF，而且可以用7 位从机地址进行寻址。两个不同的规范，一种是总线速度低于100 kHz，而另外一种是总线速度高达400 kHz。SCL和SDA引脚SCL与SDA为MCU的 TWI接口引脚。引脚的输出驱动器包含一个波形斜率限制器以满足TWI 规范。引脚的输入部分包括尖峰抑制单元以去除小于50ns 的毛刺。当相应的端口设置为SCL与SDA引脚时，可以使能I/O口内部的10K上拉电阻，这样可省掉外部的上拉电阻注意:如果要作高速通讯或者从机数量较多，最好还是外接合适的上拉电阻比特率发生器单元TWI工作于主机模式时，比特率发生器控制时钟信号SCL的周期。具体由TWI状态寄存器TWSR的预分频系数以及比特率寄存器TWBR设定。当TWI工作在从机模式时，不需要对比特率或预分频进行设定，但从机的CPU时钟频率必须大于TWI时钟线SCL频率的16倍。注意，从机可能会延长SCL 低电平的时间，从而降低TWI 总线的平均时钟周期。SCL的频率根据以下的公式产生：fSCL=fCPU/(16+2(TWBR)(4TWPS)TWBR = TWI比特率寄存器的数值TWPS = TWI状态寄存器预分频的数值Note:TWI 工作在主机模式时，TWBR 值应该不小于10,否则主机会在SDA 与 SCL 产生错误输出作为提示信号。问题出现于TWI 工作在主机模式下，向从机发送Start + SLA + R/W 的时候(不需要真的有从机与总线连接)。控制单元控制单元监听TWI 总线，并根据 TWI 控制寄存器TWCR 的设置作出相应的响应。当TWI总线上产生需要应用程序干预处理的事件时，TWI 中断标志位TWINT 置位。在下一个时钟周期， TWI 状态寄存器TWSR 被表示这个事件的状态码字所更新。在其它时间里，TWSR 的内容为一个表示无事件发生的特殊状态字。一旦TWINT 标志位置1”，时钟线SCL 即被拉低，暂停TWI 总线上的数据传输，让用户程序处理事件。在下列状况出现时， TWINT 标志位置位：? 在TWI 传送完START/REPEATED START 信号之后? 在TWI 传送完SLA+R/W 数据之后? 在TWI 传送完地址字节之后? 在TWI 总线仲裁失败之后? 在TWI 被主机寻址之后( 广播方式或从机地址匹配)? 在TWI 接收到一个数据字节之后? 作为从机工作时， TWI 接收到STOP 或REPEATED START 信号之后? 由于非法的START 或STOP 信号造成总线错误时TWI 寄存器说明TWI 比特率寄存器 TWBR? Bits 7.0 TWI 比特率寄存器TWBR 为比特率发生器分频因子。比特率发生器是一个分频器，在主机模式下产生SCL时钟频率。比特率计算公式请见前面的比特率发生器单元TWI 控制寄存器 TWCRTWCR 用来控制TWI操作。它用来使能TWI，通过施加START到总线上来启动主机访问，产生接收器应答，产生STOP 状态，以及在写入数据到TWDR 寄存器时控制总线的暂停等。这个寄存器还可以给出在TWDR 无法访问期间，试图将数据写入到TWDR 而引起的写入冲突信息。? Bit 7 TWINT: TWI 中断标志当TWI 完成当前工作，希望应用程序介入时TWINT 置位。若SREG 的I 标志以及TWCR寄存器的TWIE 标志也置位，则MCU 执行TWI 中断例程。当TWINT 置位时， SCL信号的低电平被延长。TWINT 标志的清零必须通过软件写1” 来完成。执行中断时硬件不会自动将其改写为0”。要注意的是，只要这一位被清零，TWI 立即开始工作。因此，在清零TWINT 之前一定要首先完成对地址寄存器TWAR，状态寄存器TWSR，以及数据寄存器TWDR 的访问。? Bit 6 TWEA: 使能TWI 应答TWEA 标志控制应答脉冲的产生。若TWEA 置位，出现如下条件时接口发出ACK 脉冲：1. 器件的从机地址与主机发出的地址相符合2. TWAR 的TWGCE 置位时接收到广播呼叫3. 在主机/ 从机接收模式下接收到一个字节的数据将TWEA 清零可以使器件暂时脱离总线。置位后器件重新恢复地址识别。? Bit 5 TWSTA: TWI START 状态标志当CPU 希望自己成为总线上的主机时需要置位TWSTA。TWI 硬件检测总线是否可用。若总线空闲，接口就在总线上产生START 状态。若总线忙，接口就一直等待，直到检测到一个STOP 状态 ，然后产生START 以声明自己希望成为主机。发送START之后软件必须清零TWSTA。? Bit 4 TWST TWI STOP 状态标志在主机模式下，如果置位TWSTO，TWI 接口将在总线上产生STOP 状态，然后TWSTO自动清零。在从机模式下，置位TWSTO 可以使接口从错误状态恢复到未被寻址的状态。此时总线上不会有STOP 状态产生，但TWI 返回一个定义好的未被寻址的从机模式且释放SCL 与SDA 为高阻态。? Bit 3 TWWC: TWI 写碰撞标志当TWINT 为低时写数据寄存器TWDR 将置位TWWC。当TWINT 为高时，每一次对TWDR 的写访问都将更新此标志。? Bit 2 TWEN: TWI 使能TWEN 位用于使能TWI操作与激活TWI接口。当TWEN位被写为1”时，TWI引脚将I/O引脚切换到SCL 与SDA 引脚，使能波形斜率限制器与尖峰滤波器。如果该位清零， TWI接口模块将被关闭，所有TWI 传输将被终止。? Bit 0 TWIE: 使能TWI 中断当SREG 的I 以及TWIE 置位时，只要TWINT 为1”， TWI 中断就激活。TWI 状态寄存器 TWSR? Bits 7.3 TWS: TWI 状态这5位用来反映TWI 逻辑和总线的状态。不同的状态代码将会在后面的部分描述。注意从TWSR 读出的值包括5 位状态值与2 位预分频值。检测状态位时设计者应屏蔽预分频位为0”。这使状态检测独立于预分频器设置。? Bits 1.0 TWPS: TWI 预分频位这两位可读/ 写，用于控制比特率预分频因子。预分频系数为4的n次方计算比特率的公式见前面的比特率发生器单元TWI 数据寄存器 TWDR在发送模式， TWDR 包含了要发送的字节；在接收模式， TWDR 包含了接收到的数据。当TWI 接口没有进行移位工作(TWINT 置位) 时这个寄存器是可写的。在第一次中断发生之前用户不能够初始化数据寄存器。只要TWINT 置位，TWDR 的数据就是稳定的。在数据移出时，总线上的数据同时移入寄存器。TWDR 总是包含了总线上出现的最后一个字节，除非MCU 是从掉电或省电模式被TWI 中断唤醒。此时TWDR 的内容没有定义。总线仲裁失败时，主机将切换为从机，但总线上出现的数据不会丢失。ACK 的处理由 TWI逻辑自动管理， CPU 不能直接访问ACK。? Bits 7.0 TWD: TWI 数据寄存器根据状态的不同，其内容为要发送的下一个字节，或是接收到的数据。TWI(从机) 地址寄存器TWARTWAR 的高7 位为从机地址。工作于从机模式时，TWI 将根据这个地址进行响应。主机模式不需要此地址。在多主机系统中， TWAR需要进行设置以便其他主机访问自己。TWAR 的LSB 用于识别广播地址 (0x00)。器件内有一个地址比较器。一旦接收到的地址和本机地址一致，芯片就请求中断。? Bits 7.1 TWA: TWI 从机地址寄存器其值为从机地址。? Bit 0 TWGCE: 使能TWI 广播识别置位后MCU 可以识别TWI 总线广播。使用TWI AVR的TWI接口是面向字节和基于中断的。所有的总线事件，如接收到一个字节或发送了一个START 信号等，都会产生一个TWI 中断。由于TWI 接口是基于中断的，因此TWI接口在字节发送和接收过程中，不需要应用程序的干预。TWCR寄存器的TWI中断允许位TWIE和全局中断允许位I一起决定了应用程序是否响应TWINT标志位产生的中断请求。如果TWIE 被清零，应用程序只能采用轮询TWINT 标志位的方法来检测TWI 总线状态。当TWINT 标志位置1” 时，表示TWI 接口完成了当前的操作，等待应用程序的响应。在这种情况下，TWI 状态寄存器TWSR 包含了表明当前TWI 总线状态的值。应用程序可以读取TWCR 的状态码，判别此时的状态是否正确，并通过设置TWCR 与TW