小白菜的IIC學(xué)習(xí)之路

ID:70650 · 發(fā)表于 2014-12-19 02:38

一，為了那“可惡”的目的
2011 年初，小白菜的工作比較清閑了，于是小白菜就開始IIC 學(xué)習(xí)之路。
之前在用 IIC 總線（口線模擬）時，總感覺IIC 移植時不夠簡介易懂，使用時，函數(shù)不
能夠適應(yīng)所有IIC 操作，于是小白菜想改寫一下IIC 總線操作，使之成為真正的萬能IIC 總
線驅(qū)動。于是小白菜找到目標(biāo)了：
一是編寫一個移植性極其好的 IIC 總線操作，只需要簡單的改動就能完成移植。
二是編寫兩個函數(shù)，一個是向器件發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)，一個是從器件中讀取數(shù)據(jù)函數(shù)。并且
這兩個函數(shù)真正適應(yīng)所有不同的IIC 器伯的操作。
二，過程抽象
為了達(dá)到以上的目的，小白菜需要先對 IIC 進(jìn)行一次抽象。
1 單片機(jī)向器件發(fā)送數(shù)據(jù)時的抽象過程
（這里的抽象指的是抽象出不依賴具體器件的 IIC 操作）
發(fā)送時的流程：
(1) MCU 啟動總線
(2) 發(fā)送器件IIC 地址 接收 ACK 信號
(3) 發(fā)送寄存器地址1  接收 ACK 信號 [發(fā)送寄存器地址2  接收 ACK 信號]
有些器件可能沒有寄存器地址（小白菜還沒有遇到過），所以該步可能不需要。
(4) 發(fā)送數(shù)據(jù)1  接收 ACK 信號
 發(fā)送數(shù)據(jù)2  接收 ACK 信號
 發(fā)送數(shù)據(jù)3  接收 ACK 信號
……
(5) MCU 關(guān)閉總線，發(fā)送完成。
我們來具體的分析一下，
第(1)步啟動總線，
第(2)步發(fā)送 1B 數(shù)據(jù)（IIC 地址），接收一個ACK 信號
第(3)步發(fā)送 1B 數(shù)據(jù)（寄存器地址1），接收一個ACK 信號，發(fā)送1B 數(shù)據(jù)（寄存器地址2），
接收一個ACK 信號
第(4)步發(fā)送 1B 數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)1），接收一個ACK 信號，發(fā)送1B 數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)2），接收一個
ACK 信號……
第(5)步關(guān)閉總線
寫到這里，有些人可能看出來了，其實(shí)發(fā)送時不論數(shù)據(jù)或地址，都是一個相同過程，啟
動總線后，MCU 發(fā)送一個字節(jié)，等一個ACK 信號，再發(fā)送一個字節(jié)，等一個ACK 信號，
發(fā)送……，哎、發(fā)送完了，得了，關(guān)閉總線。
繼續(xù)進(jìn)行抽象，我們可以把第(2)、(3)、(4)步進(jìn)行合并，得到IIC 寫操作抽象：
第(1)步啟動總線，
第(2) (3) (4)步發(fā)送 1B 數(shù)據(jù)，接收一個ACK 信號，直到發(fā)送完成
第(5)步關(guān)閉總線
到這里之后，似乎是大功告成了，但是小白菜一想，這么多數(shù)據(jù)，參數(shù)肯定是用指針+
數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)還進(jìn)行傳遞，可是像讀寫EEPROM 這樣的器件，地址就丙三字節(jié)，但一次寫入
的數(shù)據(jù)可能有很多個字節(jié)，于是小白菜把(2) (3) 合在一起，把數(shù)據(jù)發(fā)送部分(4)單獨(dú)拿出來。
小白菜得到了最終的 IIC 寫操作的抽象
第(1)步啟動總線，
第(2) (3)步發(fā)送 1B 數(shù)據(jù)，接收一個ACK 信號，直到發(fā)送完成（發(fā)送地址）
第(4)步發(fā)送 1B 數(shù)據(jù)，接收一個ACK 信號，直到發(fā)送完成（發(fā)送數(shù)據(jù)）
第(5)步關(guān)閉總線
小白菜據(jù)此寫出了函數(shù)名及形參和流程圖（就是上面的抽象，所以嘛，就不寫了）。
extern uint8 IIC_MCU_Send_Str(uint8 *PAddr, uint8 AddrNum, uint8 *PDataAddr, uint16 DataNum)
*PAddr ：I 第1 批發(fā)送的數(shù)據(jù)的首地址。這部分IC 地址以及子地址。PAddr[0]中存放IIC
地址，后面的存放子地址。
AddrNum ：IIC 以及子地址的字節(jié)數(shù)。不可為0.
*PDataAddr ：第2 批發(fā)送的數(shù)據(jù)的首地址。這部分是發(fā)送的數(shù)據(jù)。
DataNum ：第2 批要發(fā)送的字節(jié)數(shù)(最大為65536 個字節(jié))。為0 時不發(fā)送這一部分。
2 單片機(jī)從有寄存器的IIC 器件讀取數(shù)據(jù)時的抽象過程：
發(fā)送時的流程：
(1) MCU 啟動總線
(2) 發(fā)送器件IIC 地址 接收 ACK 信號
(3) 發(fā)送寄存器地址1  接收 ACK 信號 [發(fā)送寄存器地址2  接收 ACK 信號]
有些器件可能沒有寄存器地址（小白菜還沒有遇到過），所以該步可能不需要。
(4) MCU 重新啟動總線
(5) 發(fā)送器件IIC 地址（最低位置1 以表明是讀操作）  接收 ACK 信號
(6) 接收數(shù)據(jù)1  發(fā)送 ACK 信號
接收數(shù)據(jù)2  發(fā)送 ACK 信號
接收數(shù)據(jù)3  發(fā)送 ACK 信號
……
(7) 接收最后一字節(jié)數(shù)據(jù) 發(fā)送非ACK 信號
(8) MCU 關(guān)閉總線，接收完成。
根據(jù)該流程，我們可以清楚地得到讀取時的抽象：
第(1)步 MCU 啟動總線
第(2) (3) 步發(fā)送 1B 數(shù)據(jù)，接收一個ACK 信號，直到發(fā)送完成（發(fā)送地址）
第(4) 步 MCU 重新啟動總線
第(5) 步發(fā)送器件IIC 地址（最低位置1 以表明是讀操作）  接收 ACK 信號
第(6) 步接收前面的字節(jié)，發(fā)送ACK 信號
第(7) 步接收最后一字節(jié)數(shù)據(jù)，發(fā)送非ACK 信號
第(8) 步 MCU 關(guān)閉總線，接收完成。
雖然這里步驟多了，但是，函數(shù)參數(shù)也用不了幾個，首先要知道地址吧，還要知道數(shù)據(jù)讀出
來后存放在哪里吧，小白菜想了想，這個函數(shù)的參數(shù)和寫操作函數(shù)的參數(shù)一樣就行了，
于是小白菜據(jù)寫出了函數(shù)名及形參和流程圖（就是上面的抽象，所以嘛，你懂得）
extern uint8 IIC_MCU_Rcv_Str(uint8 *PAddr, uint8 AddrNum, uint8 *PDataAddr, uint16
DataNum)
*PAddr ：發(fā)送的數(shù)據(jù)的首地址。這部分IC 地址以及子地址。PAddr[0]中存放IIC 地址，
后面的存放子地址。
AddrNum ：IIC 以及子地址的字節(jié)數(shù)。不可為0.
*PDataAddr ：存放所接收數(shù)據(jù)的首地址
DataNum ：要接收的字節(jié)數(shù)。
三奮筆疾書 + 代碼移植
小白菜開始了寫代碼了。因?yàn)槭切“撞寺铮砸婚_始也不知道哪些地方在移植時需要
修改，于是就開始先寫代碼，可能在寫的時候就能知道了。寫啊寫，寫啊寫，終于讓小白菜
寫完了。
寫著寫著還真讓小白菜找出了哪里需要移植了。口線需要更改吧，不同的單片機(jī)，頭
文件不一樣吧，還得有延時函數(shù)需要改吧……
于是小白菜把在移植時需要更改的地方做了一個“表”，放在H 文件中的“移植修改”
部分。這樣，在修改時就可以只修改H 文件中的一個地方，就能快速的完成移植。
現(xiàn)在想想，小白菜有的時候也不是那么菜嘛（偷笑 ing）。
到現(xiàn)在為止，小白菜的目的已經(jīng)達(dá)到了。突然，后背一涼，心里一個想法冒出來了，
剛寫完的代碼還沒測試就飄飄然了！哎，被勝利沖昏了頭腦。于是小白菜自已測試了一番，
Bug 還真是有，改改更健康～～
四使用說明
4.1 移植修改
移植修改都在 H 文件中的移植修改部分。下面進(jìn)行具體說明。
//----------------------------------------------------------------------------//
// 編號：1
// 名稱：
// 功能：單片機(jī)寄存器頭文件，例如reg51.h
//----------------------------------------------------------------------------//
#include "ATT703x.H"
4.1.1 這部分是請您把使用的單片機(jī)的頭文件包含進(jìn)來。大蝦們用過MCU 多了，知道不同
的MCU，其寄存器定義是不一樣滴，不是所有的51 單片機(jī)都用Reg51.H 或Reg52.H 頭文
件的。
//----------------------------------------------------------------------------//
// 編號：2
// 名稱：SDA， SCL
// 功能：模擬I2C 數(shù)據(jù)傳送位
//----------------------------------------------------------------------------//
#if defined(IIC_IO_ENABLE)
sbit SDA = P0^0; // 模擬I2C 數(shù)據(jù)傳送位。
sbit SCL = P2^6; // 模擬I2C 時鐘控制位。
#endif
4.1.2 SDA 和SCL 口線定義。這里就是您用的口線，如果您告訴我您不知道怎么改，好吧，
你贏了……
//----------------------------------------------------------------------------//
// 編號：3
// 名稱：IIC_Delay_1US()
// 功能：精確的1 微秒延時函數(shù)。請根據(jù)您所用的單片機(jī)來正確設(shè)置。
// ：如果您的系統(tǒng)中有精確的微妙級延時函數(shù)，那么您可以直接使用。
// ：例如，您的延時函數(shù)是Delay_1us()，那么您可以使用下句
// ：#define IIC_Delay_1us() Delay_1us()
// ：來實(shí)現(xiàn)延時。
//----------------------------------------------------------------------------//
#defineIIC_Delay_500ns() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
#define IIC_Delay_1US() IIC_Delay_500ns();IIC_Delay_500ns();
4.1.3 軟件延時函數(shù)，這里是標(biāo)準(zhǔn)IIC，不是快速IIC。1us 的延時怎么做呢？當(dāng)然是nop 函
數(shù)了。如果您不知道一個nop 的執(zhí)行時間，那么說明您需要好好看看手冊了。
4.1.4 好多單片機(jī)都需要設(shè)置時鐘，設(shè)置GPIO 狀態(tài)，所以在使用IIC 之前，請一定確保MCU
先初始化完畢。
4.2 函數(shù)說明
4.2.1 MCU 向IIC 器件發(fā)送多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)
//----------------------------------------------------------------------------//
// MCU 向IIC 器件發(fā)送多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)（對外提供服務(wù)）
//函數(shù)名稱：IIC_MCU_Send_Str
//函數(shù)功能：MCU 向IIC 從器件發(fā)送多字節(jié)數(shù)據(jù)。本函數(shù)是寫IIC 從器件的抽象函數(shù)。
//入口參數(shù)：
// *PAddr： IIC 地址以及子地址。PAddr[0]中存放IIC 地址，后面的存放子地址。
// AddrNum ： IIC 以及子地址的字節(jié)數(shù)。不可為0.
//
// *PDataAddr：第 2 批發(fā)送的數(shù)據(jù)的首地址。這部分是發(fā)送的數(shù)據(jù)。
// DataNum ：第 2 批要發(fā)送的字節(jié)數(shù)(最大為65536 個字節(jié))。為0 時不發(fā)送這一部分。
//出口參數(shù)：0 = 操作成功，1 = 操作出錯。
//重要說明：這是一個從啟動IIC 總線到發(fā)送數(shù)據(jù)再到最后結(jié)束總線為止的完整的發(fā)送過程。
// 數(shù)據(jù)發(fā)送的順序是先發(fā)送PAddr[0]，最后發(fā)送PAddr[AddrNum - 1],然后發(fā)送
// PDataAddr[0]，最后發(fā)送PDataAddr[DataNum - 1]。
// 一般地，PAddr 用于發(fā)送器件IIC 地址和子地址，PDataAddr 用于發(fā)送數(shù)據(jù)。
// 本函數(shù)對有無子地址的IIC 器件都適用。
//----------------------------------------------------------------------------//
extern uint8 IIC_MCU_Send_Str(uint8 *PAddr, uint8 AddrNum, uint8 *PDataAddr, uint16
DataNum)
應(yīng)用示例：
從 0x00 字節(jié)地址開始寫AT24C02，寫入10 個字節(jié)數(shù)（這里不考慮頁寫等待，因?yàn)楹?br /> IIC 寫無關(guān)），這10B 數(shù)據(jù)存放在unsigned char Buf[10]中，寫入時要求Buf[0]寫入0x00 字節(jié)
地址，Buf[1]寫入0x01 字節(jié)地址……。
A2、A1、A0 全接地。（有人說我沒說明WP 的接法……我只有一個問題，你是來砸場
子的么！！！）
首先組織 IIC 地址，設(shè)置一數(shù)組unsigned char Addr[2]，其中Addr[0] = 0xA0，Addr[1] = 0x00;
Addr [0]中存放的是(二進(jìn)制表示) 1 0 1 0 A2 A1 A0 0（LSB）
Addr [1]中存放的是(二進(jìn)制表示) a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0（LSB）
調(diào)用時 IIC_MCU_Send_Str(Addr, 2, Buf, 10);
您還應(yīng)當(dāng)查看一下函數(shù)的返回值，是0 表示操作成功，否則操作失敗。
4.2.1 MCU 從有子地址的IIC 器件中接收多字節(jié)函數(shù)
//----------------------------------------------------------------------------//
// MCU 從有子地址的IIC 器件中接收多字節(jié)函數(shù)（對外接口）
//函數(shù)名稱：IICMCURcvStr
//函數(shù)功能：本函數(shù)用于有子地址的IIC 器件的讀操作。
//入口參數(shù)：
// *PAddr： IIC 地址以及子地址。PAddr[0]中存放IIC 地址，后面的存放子地址。
// AddrNum ： IIC 以及子地址的字節(jié)數(shù)。為0 時出錯.
// *PDataAddr：存放所接收數(shù)據(jù)的首地址
// DataNum ：要接收的字節(jié)數(shù)。合法值1-65535。為0 時出錯。
//
//出口參數(shù)：0 = 操作成功，1 = 操作出錯。
//重要說明：
// 讀取的第一個數(shù)據(jù)存放在PDataAddr[0]中，第一個存放在PDataAddr[1]中……
// 有子地址的IIC 器件的讀操作是：
// MCU 先啟動總線，然后發(fā)送器件的IIC 地址和需要操作的子地址
//（這一部分就是*PAddr），之后重新啟動總線，再次發(fā)送器件的IIC 地址且最低位置1 以表
明是讀
// 操作，等待應(yīng)答后便開始接收數(shù)據(jù)（這一部分是*PDataAddr），最后關(guān)閉總線。
//----------------------------------------------------------------------------//
extern uint8 IIC_MCU_Rcv_Str(uint8 *PAddr, uint8 AddrNum, uint8 *PDataAddr, uint16
DataNum)
讀取的第一個數(shù)據(jù)存放在 PDataAddr[0]中，第一個存放在PDataAddr[1]中……
應(yīng)用示例：
從 0x00 字節(jié)地址開始讀AT24C02，讀10 個字節(jié)數(shù)并且存放在unsigned char Buf[10]中，
A2、A1、A0 全接地。（有人說我沒說明WP 的接法……還提這個問題！！）
首先組織 IIC 地址，設(shè)置一數(shù)組unsigned char Addr[2]，其中Addr[0] = 0xA0，Addr[1] = 0x00;
Addr [0]中存放的是(二進(jìn)制表示) 1 0 1 0 A2 A1 A0 0（LSB）
Addr [1]中存放的是(二進(jìn)制表示) a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0（LSB）
調(diào)用時 IIC_MCU_Rcv_Str (Addr, 2, Buf, 10);
這樣，Buf[0]是讀取到的0x00 字節(jié)地址的數(shù)據(jù)，Buf[1]是0x01 字節(jié)地址的數(shù)據(jù)……
您還應(yīng)當(dāng)查看一下函數(shù)的返回值，是 0 表示操作成功，否則操作失敗。
五最后的廢話
好吧，有人會說這個實(shí)現(xiàn)的有點(diǎn)羅嗦，不如直接以IIC 地址，寄存器地址做參數(shù)來的方
便；雖然有時候我也這么覺得。
但是、但是、但是什么呢？下期見！
3htech
我是一顆小白菜

程序下載：

IIC.rar (94 KB, 下載次數(shù): 53)

ID:72947 · 發(fā)表于 2015-1-31 21:25

樓下高手，謝謝分享！！

ID:29438 · 發(fā)表于 2015-2-7 09:02

只能說謝謝。

ID:70330 · 發(fā)表于 2015-2-10 11:20

只能說謝謝了

ID:70330 · 發(fā)表于 2015-2-10 11:20

樓主強(qiáng)大，學(xué)習(xí)了

ID:73775 · 發(fā)表于 2015-2-21 16:47

只能說謝謝。

ID:73775 · 發(fā)表于 2015-2-21 16:53

學(xué)習(xí)一下，看看效果

ID:72238 · 發(fā)表于 2015-2-23 19:50

謝謝樓主
學(xué)習(xí)一下

ID:79694 · 發(fā)表于 2016-3-6 08:57

謝謝樓主
學(xué)習(xí)一下

ID:110516 · 發(fā)表于 2016-9-29 13:16

好用, 學(xué)習(xí)了

ID:128463 · 發(fā)表于 2017-4-4 12:03

謝謝分享！！

ID:383525 · 發(fā)表于 2019-7-16 10:03

感謝樓主

ID:585455 · 發(fā)表于 2019-7-17 20:00

感謝再感謝。

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