FSL-KL46_I2C模块编程
饕餮的阿周
986914265@qq.com
此处不具体介绍I2C模块，不介绍I2C硬件的实现原理，不分析其通信协议，仅介绍与编程有关的寄存器和驱动构件的实现。
一、I2C总线上的信号类型
I2C总线在传送数据过程中共有四种类型信号，分别是开始信号、停止信号、重新开始信号和应答信号。
二、主机向从机读/写1个字节数据的过程
1.主机向从机写1个字节数据的过程
首先主机产生START信号，然后发送一个7位从机地址，第8位是数据方向位（R/W），0表示主机发送数据，这时候主机等待从机的应答信号（ACK），收到应答信号，发送要访问的地址，等待从机的响应信号，收到响应信号时，发送1个字节的数据，等待从机的响应信号，当收到响应信号时，产生停止信号，结束发送信号。
2.主机从从机读1个字节数据的过程
首先主机产生START信号，然后发送一个从机地址，此时该地址的第8位为0，表明是向从机写命令，主机等待从机的应答信号（ACK），收到应答信号时，发送要访问的地址，继续等待从机的应答信号，当主机收到应答信号后，主机要改变通信模式（主机将由发送变为接收，从机将由接收变为发送），所以主机发送重新开始信号，然后发送一个从机地址，此时该地址的第8位为1，表明将主机设置成接收模式（读），这时主机等待从机的应答信号，当收到应答信号时，就可以接收1个字节的数据，当接收完成后，主机发送非应答信号，不再接收数据，主机进而产生停止信号，结束传送过程。
三、I2C寄存器
I2C的两个模块，所有的终端用户可以访问的I2C寄存器共有22个，每个模块各有11个8位寄存器，但每个模块常用的只有5个，这些寄存器复位为0。下表给出了I2C的模块0和模块1常用的10个寄存器，每个寄存器均可“读/写”。
1．I2C地址寄存器1（I2Cx_A1）
D7～D1（AD[7：1]）当作为从机被寻址时，此字段包含I2C模块所使用的初始从机地址。此字段用于7位地址方案和10位地址方案中的低7位。
D0(0）—保留位。这个只读字段是保留的，读取值为0。
2．I2C分频寄存器（I2Cx_F）
D7～D6(MULT)—定义倍频因子MUL。此因子与SCL分频一起使用，以产生I2C波特率。
D5～D0(ICR)—时钟频率。此字段和MULT字段确定I2C波特率、SDA保持时间、SCL开始保持时间和SCL停止保持时间。
3．I2C控制寄存器1（I2Cx_C1）
D7(ICEN)—I2C使能。使能I2C模块的操作。0 禁用, 1使能。
D6(IICEN I2C)—I2C中断使能。使能I2C中断请求。0 禁用，1使能。
D5(MST)—主机模式选择。
D4(TX)—传送模式选择。
D3(TXAK)—传送应答使能。
D2(RSTA)—重复开始。
D1(WUEN)—唤醒使能。
D0(DMAEN)—DMA使能。
4．I2C状态寄存器（I2Cx_S）
D7(TCF)—传输完成标志。该位在一个字节和应答信号传输完成时被置位。
D6(IAAS)—作为从机被寻址。
D5(BUSY)—总线忙。
D4(ARBL)—仲裁丢失。
D3(RAM)—扩展地址匹配。
D2(SRW)—从机读/写。
D1(IICIF)—中断标志。
D0(RXAK)—接收应答。
5．I2C数据I / O寄存器（I2Cx_D）
在主机传送模式，当数据被写入到这个寄存器后，数据传输开始。首先发送最高位。在主机接收模式下，读取该寄存器开始接收下一个字节的数据。在从机模式下，同样的功能都可以在地址匹配后发生后获得。在主模式和从模式下的传输开始时，C1 [TX]位必须正确地反映所需的传输方向。
四、I2C驱动构件封装
<span style="font-size:12px;">//选择为发送模式
void i2c_set_tx_mode(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
BSET(I2C_C1_TX_SHIFT,I2C0_C1); //置位i2c0 TXAK
}
else
{
BSET(I2C_C1_TX_SHIFT,I2C1_C1); //置位i2c0 TXAK
}
}</span>
//选择为接受模式
void i2c_set_rx_mode(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
BCLR(I2C_C1_TX_SHIFT,I2C0_C1); //置位i2c0 TXAK
}
else
{
BCLR(I2C_C1_TX_SHIFT,I2C1_C1); //置位i2c0 TXAK
}
}
//设置为从机模式
void i2c_set_slave_mode(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
BCLR(I2C_C1_MST_SHIFT,I2C0_C1); //清i2c0 MST
}
else
{
BCLR(I2C_C1_MST_SHIFT,I2C1_C1); //清i2c0 MST
}
}
//设置为主机模式
void i2c_set_master_mode(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
BSET(I2C_C1_MST_SHIFT,I2C0_C1); //置位i2c0 MST
}
else
{
BSET(I2C_C1_MST_SHIFT,I2C1_C1); //置位i2c0 MST
}
}
//发送非应答信号
void i2c_give_nack(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
BSET(I2C_C1_TXAK_SHIFT,I2C0_C1); //置位i2c0 TXAK
}
else
{
BSET(I2C_C1_TXAK_SHIFT,I2C1_C1); //置位i2c0 TXAK
}
}
//发送应答信号
void i2c_give_ack(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
BCLR(I2C_C1_TXAK_SHIFT,I2C0_C1); //清i2c0 TXAK
}
else
{
BCLR(I2C_C1_TXAK_SHIFT,I2C1_C1); //清i2c0 TXAK
}
}
//重新开始信号
void i2c_repeated_start(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
BSET(I2C_C1_RSTA_SHIFT,I2C0_C1); //置位i2c0 RSTA
}
else
{
BSET(I2C_C1_RSTA_SHIFT,I2C1_C1); //置位i2c0 RSTA
}
}
//写
void i2c_write_byte(uint_8 I2C_No, uint_8 Data)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
I2C0_D = Data;
}
else
{
I2C1_D = Data;
}
}
//读
uint_8 i2c_read_byte(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
return I2C0_D;
}
else
{
return I2C1_D;
}
}
//开始信号
void i2c_start(uint_8 I2C_No)
{
i2c_set_master_mode(I2C_No);
i2c_set_tx_mode(I2C_No);
}
//停止信号
void i2c_stop(uint_8 I2C_No)
{
i2c_set_slave_mode(I2C_No);
i2c_set_rx_mode(I2C_No);
}
//等待
void i2c_wait(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
// wait flag
while(BGET(I2C_S_IICIF_SHIFT,I2C0_S) == 0);
//写1清零
BSET(I2C_S_IICIF_SHIFT,I2C0_S);
}
else
{
// wait flag
while(BGET(I2C_S_IICIF_SHIFT,I2C1_S) == 0);
//写1清零
BSET(I2C_S_IICIF_SHIFT,I2C1_S);
}
}<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12px;"> </span>
//获取应答信号
uint_16 i2c_get_ack(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
if(BGET(I2C_S_RXAK_SHIFT,I2C0_S) == 0)
return TRUE;
else
return FALSE;
}
else
{
if(BGET(I2C_S_RXAK_SHIFT,I2C1_S) == 0)
return TRUE;
else
return FALSE;
}
}
void hal_i2c_init(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
//获取I2C模块的基址
I2C_MemMapPtr num = hal_i2c_get_base_address(I2C_No);
if(I2C0 == num) //Acelerometro
{
SIM_SCGC4 |= SIM_SCGC4_I2C0_MASK;
SIM_SCGC5 |= SIM_SCGC5_PORTC_MASK | SIM_SCGC5_PORTE_MASK;
#ifdef FRDM_REVA
PORTC_PCR8 = PORT_PCR_MUX(2);
PORTC_PCR9 = PORT_PCR_MUX(2);
#else
//Port E multiplexing control,配置引脚复用为I2C0功能
//I2C0 SCL使用PTE24,I2C0 SDA使用PTE25
PORTE_PCR24 = PORT_PCR_MUX(5); //I2C0 SCL
PORTE_PCR25 = PORT_PCR_MUX(5); //I2C0 SDA
#endif
//设置MULT和ICR,KL25的MCU总线频率为24MHz,在总线上分频得75kHz
I2C0_F = 0x14; //波特率为300k
BSET(I2C_C1_IICEN_SHIFT,I2C0_C1);//开i2c0模块使能
}
else //Magnetometro
{
SIM_SCGC4 |= SIM_SCGC4_I2C1_MASK;
SIM_SCGC5 |= SIM_SCGC5_PORTC_MASK;
// configure GPIO for I2C function
//PORTE_PCR24 = PORT_PCR_MUX(5);
//PORTE_PCR25 = PORT_PCR_MUX(5);
PORTC_PCR10 = PORT_PCR_MUX(2);
PORTC_PCR11 = PORT_PCR_MUX(2);
I2C0_F = 0x14; //波特率为300k
BSET(I2C_C1_IICEN_SHIFT,I2C0_C1);//开i2c0模块使能
}
}
void hal_i2c_deinit(uint_8 I2C_No)
{
if(I2C_No<0||I2C_No>1) //如果模块号写错则强制其为0
{
I2C_No = 0;
}
if(0 == I2C_No)
{
I2C0_C1 = 0x00;
SIM_SCGC4 &= ~SIM_SCGC4_I2C0_MASK;
}
else
{
I2C1_C1 = 0x00;
SIM_SCGC4 &= ~SIM_SCGC4_I2C1_MASK;
}
}
I2C_MemMapPtr hal_i2c_get_base_address(uint_8 I2C_No)
{
switch(I2C_No)
{
case 0:
return I2C0_BASE_PTR;
case 1:
return I2C1_BASE_PTR;
break;
}
}