I2C全面理解 s3c2440用I2C接口访问EEPROM

原文地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2012-08/67658p6.htm

在前面阅读理解了I2C的官方协议文档后,就拿s3c2440和EEPROM来验证一下.

本来是想用s3c2440的SDA和SCL管脚复用为GPIO来模拟的,但在没有示波器的情况下搞了一周,怎么都出不来,最后还是放弃了.甚至参考了linux下i2c-algo-bit.c和i2c-gpio.c,依然没调出来.如果有示波器,可能很快就能找到原因,现在完全不知道问题出在哪里.其实想用GPIO模拟I2C的目的很简单,以一种简单而又深刻的方式来理解I2C.

既然这条路暂时没法走,退而求其次,用s3c2440的I2C接口来访问EEPROM,只要按照datasheet的来做,基本上不用考虑时序咯.

从s3c2440和AT24C02A的datasheet开始:

s3c2440的介绍其实很简单,IIC-bus接口有四种操作模式:

Master transmitter mode

Master receive mode

Slave transmitter mode

Slave receive mode

但实际上,我们只会用到M-Tx和M-Rx,因为在s3c2440和EEPROM的连接中,没办法将s3c2440当作slave.

然后s3c2440的datasheet从I2C的协议文档上copy了一些内容:开始终止条件\数据传输格式\ACK\读写操作\总线仲裁\终止条件等.这些还是看I2C的协议文档比较好.

I2C-BUS的配置:

为了控制SCL的频率,IICCON中可以控制一个4bit的分频器.IICADD寄存器用来保存IIC-Bus的接口地址,这个实际也无需用,只有访问从设备时才需要地址.而这里s3c2440是主设备.

在每次IIC Tx/Rx操作前,都要做下面的操作:

如果需要的话,写从地址到IICADD

设置IICCON寄存器(使能中断,定义SCL的周期)

设置IICSTAT来使能串行输出

然后就是M-Tx和M-Rx操作模式的流程图,后面的代码就是严格按照这个图来的.这里就不截图了.

寄存器的说明大概如下:

#define rIICCON (*(volatile unsigned *)0x54000000)
/**********************
[7]:ack enable bit
[6]:Tx clock source selection 0:IICCLK = PCLK/16  1:IICCLK = PCLK/512
[5]:Tx/Rx interrupt
[4]:interrupt pending flag     !!!!
[3:0]:Tx clock = IICCLK/(IICCON[3:0]+1)
**********************/
#define rIICSTAT (*(volatile unsigned *)0x54000004)
/**********
[7:6]:10:M-Rx  11:M-Tx
[5]:busy signal status/start stop conditon             !!!
[4]:serial output enable/disable bit 1:enable
[3]:iic arbitration procedure status flag bit || which didn't used
[2]:address-as-slave status flag                       !!!
[1]:address zero status flag
[0]:last-received bit status flag 0:ack 1:nack
**********/
#define rIICADD (*(volatile unsigned *)0x54000008)
/*********
 * [7:1]:slave address 只有在IICSTAT的output disable时，IICADD才可以写.随时可以读.
 * ************/
#define rIICDS (*(volatile unsigned *)0x5400000c)
/**************
 * [7:0]:8bit data shift reg for IIC-Bus Tx/Rx operation.只有IICSTAT的output enable时，IICDS才可以写.随时可以读.
 * *************/
#define rIICLC (*(volatile unsigned *)0x54000010)
/**************
 * 该寄存器用于多主机的情况，暂时用不到
 * ************/

下面看下AT24C02A的datasheet:

AT24C02A:2K的容量,32pages,每个page8个字节,总共256字节.读写需要8bit的word address.

AT24C02A的地址是从下图来的:

所以地址就是我们看到的0xa0,A2 A1 A0因为在原理图上这三个管脚都接的低电平.

写操作:

以字节写的图为例:

结合s3c2440的M-Tx模式,代码操作如下:

 

1. void I_Write(unsigned int slvaddr, unsigned char addr, unsigned char data)  
2. {  
3.     unsigned int ack;  
4.     init(slvaddr);  
5.     //rIICSTAT |= 0x3<<6;  //configure M Tx mode   
6.     rIICDS = slvaddr;//0xa0;  //write slave address to IICDS   
7.     rIICCON&=~0x10; //clear pending bit   
8.     rIICSTAT = 0xf0;  //(M/T start)   
9.   
10.     //the data of the IICDS is transmitted   
11.     uart_SendByte('a');  
12.     while((rIICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   
13.       
14.     if((rIICSTAT & 0x01)==0)  
15.         uart_SendByte('y');//ack = 0;    //收到应答   
16.     else  
17.         uart_SendByte('n');//ack = 1;    //没有应答   
18.     rIICDS = addr;  
19.     rIICCON&=~0x10; //clear pending bit   
20.     //the data of the IICDS is shifted to sda   
21.     uart_SendByte('b');  
22.     while((rIICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   
23.     if((rIICSTAT & 0x01)==0)  
24.         uart_SendByte('y');//ack = 0;    //收到应答   
25.     else  
26.         uart_SendByte('n');//ack = 1;    //没有应答   
27.     rIICDS = data;  
28.     rIICCON&=~0x10; //clear pending bit   
29.     //the data of the IICDS is shifted to sda   
30.     uart_SendByte('c');  
31.     while((rIICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   
32.     if((rIICSTAT & 0x01)==0)  
33.         uart_SendByte('y');//ack = 0;    //收到应答   
34.     else  
35.         uart_SendByte('n');//ack = 1;    //没有应答   
36.     rIICSTAT = 0xD0; //write (M/T stop to IICSTAT)   
37.     //rIICCON = 0xe0;   
38.     rIICCON&=~0x10; //clear pending bit   
39.     uart_SendByte('d');  
40.     while((rIICSTAT & 1<<5) == 1);  
41.   
42. }  

读操作:

以随机读的图为例:

随机读要复杂点,因为前面的DUMMY WRITE要用M-Tx模式,而后面真正的读操作要用M-Rx模式.结合s3c2440的模式操作的流程图,代码如下:

 

1. unsigned char I_Read(unsigned int slvaddr, unsigned char addr)  
2. {  
3.     unsigned char data;  
4.     int ack;  
5.     init(slvaddr);  
6.     //rIICSTAT |= 0x3<<6;  //configure M Tx mode   
7.   
8.     rIICDS = slvaddr;//0xa0;  //write slave address to IICDS   
9.     rIICCON&=~0x10; //clear pending bit   
10.     rIICSTAT = 0xf0;  //(M/T start)   
11.     //the data of the IICDS is transmitted   
12.     while((rIICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   
13.     if((rIICSTAT & 0x01)==0)  
14.         uart_SendByte('y');//ack = 0;    //收到应答   
15.     else  
16.         uart_SendByte('n');//ack = 1;    //没有应答   
17.   
18.     rIICDS = addr;  
19.     rIICCON&=~0x10; //clear pending bit   
20.     //the data of the IICDS is shifted to sda   
21.     while((rIICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   
22.     if((rIICSTAT & 0x01)==0)  
23.         uart_SendByte('y');//ack = 0;    //收到应答   
24.     else  
25.         uart_SendByte('n');//ack = 1;    //没有应答   
26.   
27.   
28.     init(slvaddr);  
29.     rIICSTAT &= ~(0x1<<6);//configure M Rx mode   
30.     rIICSTAT |= 0x1<<7;  
31.     //rIICSTAT |= 0x2<<6;  //configure M Rx mode   
32.     rIICDS = slvaddr;  
33.     rIICCON&=~0x10; //clear pending bit   
34.     rIICSTAT = 0xb0;  //(M/R Start)   
35.     //the data of IICDS(slave address) is transmitted   
36.     while((rIICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//uart_SendByte('o');//ack period and then interrupt is pending::   
37.     if((rIICSTAT & 0x01)==0)  
38.         uart_SendByte('y');//ack = 0;    //收到应答   
39.     else  
40.         uart_SendByte('n');//ack = 1;    //没有应答   
41.   
42.     data = rIICDS;  
43.     if(data==160)  
44.         uart_SendByte('o');  
45.     rIICCON&=~0x10; //clear pending bit   
46.     //sda is shifted to IICDS   
47.     while((rIICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   
48.     if((rIICSTAT & 0x01)==0)  
49.         uart_SendByte('y');//ack = 0;    //收到应答   
50.     else  
51.         uart_SendByte('n');//ack = 1;    //没有应答   
52.   
53.     data = rIICDS;  
54.     if(data==160)  
55.         uart_SendByte('o');  
56.     rIICCON&=~0x10; //clear pending bit   
57.     //sda is shifted to IICDS   
58.     while((rIICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending   
59.     if((rIICSTAT & 0x01)==0)  
60.         uart_SendByte('y');//ack = 0;    //收到应答   
61.     else  
62.         uart_SendByte('n');//ack = 1;    //没有应答   
63.     uart_SendByte('a');  
64.     rIICSTAT = 0x90;  
65.     uart_SendByte('b');  
66.     rIICCON&=~0x10; //clear pending bit   
67.     uart_SendByte('c');  
68.     while((rIICSTAT & 1<<5) == 1)uart_SendByte('o');  
69.     uart_SendByte('d');  
70.     return data;  
71.       
72. }  

这个EEPROM的其他读写操作依此类推.

最后,做一下总结:

1.单次的写字节和随机读之间应该加延时,验证过程中发现,在两次写字节之间延时100us的话,在第二次写字节的时候就收不到ACK.将延时改为1000us就正常了.

2.IICDS的读写操作一定要在清楚IIC interrupt pending bit之前做,也就是代码中出现的:

rIICDS = slvaddr;  
rIICCON&=~0x10; //clear pending bit  

3.读数据的时候可能会读到160,也就是0xa0,没有关系,再多读一次字节就是数据了.

4.IICCON寄存器中第5bit是Tx/Rx interrupt enable/disable bit.而第4bit是interrupt pending flag.

值得注意的是该寄存器介绍后的notes中的第二点和第五点:

IIC-Bus中断发生的条件:a.一byte的数据收发完成;b.通用广播或者从地址匹配;c.总线仲裁失败

如果IICCON[5]=0,IICCON[4]不会正常操作.所以即使不用IIC中断,建议将IICCON[5]=1.

到重点了,其实没必要用IIC的中断,我的意思是说在s3c2440中断系统中关于IIC的操作不用变,但是IICCON[5]=1.

那怎么知道收发完成呢？

while((rIICCON & 1<<4) == 0);//udelay(10);//ack period and then interrupt is pending

if((rIICSTAT & 0x01)==0)

uart_SendByte('y');//ack = 0;    //收到应答

else

uart_SendByte('n');//ack = 1;    //没有应答

只需要上面的代码就可以了,通过轮询IICCON的第4bit来查看ack period and then interrupt is pending.

当然如果用中断系统中IIC中断也是可以的,一个是中断方式,一个是轮询方式,在这里感觉差别不大.

关于I2C裸机到此为止,但是gpio模拟I2c一直耿耿于怀啊～～

在工作中,linux下做过用I2C子系统用GPIO模拟I2C.那个只要配置好GPIO的input和output,构造数据结构,驱动就能工作了,不得不佩服这个子系统的强大.因为前面的blog对文件系统和设备模型都做过分析,但并没有针对特定的子系统做过分析,过段时间就来分析linux的I2C,学习C语言也是如何实现OOP的某些特性的,体会好代码的设计思路.