MSP430F5438 I2C學習筆記——AT24C02
0.前言
對于大多數(shù)單片機來說，I2C成了一個老大難問題。從51時代開始，軟件模擬I2C成了主流，甚至到ARMCortex M3大行其道的今天，軟件模擬I2C依然是使用最廣的方法。雖然軟件模擬可以解決所有的問題，但是總感覺沒有充分發(fā)揮MCU內(nèi)部的硬件資源。查閱了所有關于MSP430F5系列的圖書，沒有關于硬件I2C的應用代碼，自己通過調(diào)試摸索，把經(jīng)驗總結之后和大家分享，希望大家喜歡。同時，I2C的使用可以分為等待法和中斷法，從理解的角度來說等待法思路清晰易于上手，從功耗的角度出發(fā)，中斷法可以靈活的進入低功耗模式，但是不易理解。本文先從等待法入手。
MSP430F5系列的硬件I2C使用大致會有以下問題：
【I2C地址設定】一般情況下I2C的7位地址被寫成了8位長度，最低位無效。例如AT24C02的I2C地址為0xA0，其實真正的7位地址為0x50。而MSP430正是需要填入這7位地址0x50。
【I2C停止位發(fā)送】在I2C讀操作過程中，讀取最后一個字節(jié)之后MCU應向從機發(fā)送無應答，MSP430F5系列的MCU發(fā)送無應答的操作將自動完成，這就以為在讀取最后一個字節(jié)內(nèi)容時，應先操作停止位相關寄存器。
【I2C起始位發(fā)送】如果仔細分析MSP430F5參考手冊，將會發(fā)現(xiàn)讀操作和寫操作發(fā)送I2C起始位時略有不同。寫操作時需要先向TXBUF中寫入數(shù)據(jù)，之后才可以等待TXSTT標志位變?yōu)?，而讀操作和寫操作稍有不同。
【AT24C02操作時序圖】
1.初始化設置1.1代碼實現(xiàn)
voiducb0_config(void)
{
P3SEL&=~BIT2;//P3.2@UCB0SCL
P3DIR|=BIT2;
P3OUT|=BIT2;
//輸出9個時鐘以恢復I2C總線狀態(tài)
for(uint8_ti=0;i<9;i++)
{
P3OUT|=BIT2;
__delay_cycles(8000);
P3OUT&=~BIT2;
__delay_cycles(8000);
}
P3SEL|=(BIT1+BIT2);//P3.1@UCB0SDAP3.2@UCB0SCL
//P3.1@ISP.1P3.2@ISP.5
UCB0CTL1|=UCSWRST;
UCB0CTL0=UCMST+UCMODE_3+UCSYNC;//I2C主機模式
UCB0CTL1|=UCSSEL_2;//選擇SMCLK
UCB0BR0=40;
UCB0BR1=0;
UCB0CTL0&=~UCSLA10;//7位地址模式
UCB0I2CSA=EEPROM_ADDRESS;//EEPROM地址
UCB0CTL1&=~UCSWRST;
}
I2C從設備的地址一般有以下通俗說法——7位地址，寫地址（寫控制字）和讀地址（讀控制字）。1個I2C通信的控制字節(jié)（I2C啟動之后傳送的第一個字節(jié)）由7位I2C地址和1位讀寫標志位組成，7位I2C地址即7位地址，若讀寫標志位為讀標志（讀寫標志位置位）加上7位I2C地址便組成了讀地址（讀控制字），若讀寫標志位為寫標志（讀寫標志位清零）加上7位地址便組成了寫地址（寫控制字）。例如AT24C02的I2C7位地址為0x50，讀地址（讀控制字）為0xA1，寫地址（寫控制字）為0xA1。
在MSP430F5系列中，I2CSA地址寄存器應寫入7位地址，參照上面的例子應寫入0X50。至于I2C讀寫位的控制由CTL1寄存器完成，用戶無需干預。
在I2C設置開始之前，可以先通過SCL端口發(fā)送9個時鐘信號，該時鐘信號可以是I2C從機芯片從一種錯誤的通信狀態(tài)恢復，雖然這9個時鐘信號不起眼但是對于調(diào)試過程來說非常有用。例如在調(diào)試過程中，錯誤的發(fā)送了停止位，若再次啟動調(diào)試則I2C從設備仍處于一種錯誤的狀態(tài)，這9個時鐘信號可以把I2C從設備從錯誤的狀態(tài)“拉”回來。
向I2C從設備寫入單個字節(jié)應該是最為簡單的一個操作，因為所有的控制權都在主機手中。寫單個字節(jié)實際包括了2個重要部分，一個便是寫寄存器地址，另一個便是寫寄存器內(nèi)容。對于AT24C02而言，存儲內(nèi)容的字節(jié)長度為一個字節(jié)，而對于容量更大的EEPROM而言，存儲地址可為兩個字節(jié)。
uint8_teeprom_writebyte(uint8_tword_addr,uint8_tword_value)
{
while(UCB0CTL1&UCTXSTP);
UCB0CTL1|=UCTR;//寫模式
UCB0CTL1|=UCTXSTT;//發(fā)送啟動位
UCB0TXBUF=word_addr;//發(fā)送字節(jié)地址
//等待UCTXIFG=1與UCTXSTT=0同時變化等待一個標志位即可
while(!(UCB0IFG&UCTXIFG))
{
if(UCB0IFG&UCNACKIFG)//若無應答UCNACKIFG=1
{
return1;
}
}
UCB0TXBUF=word_value;//發(fā)送字節(jié)內(nèi)容
while(!(UCB0IFG&UCTXIFG));//等待UCTXIFG=1
UCB0CTL1|=UCTXSTP;
while(UCB0CTL1&UCTXSTP);//等待發(fā)送完成
return0;
}
關于代碼出口的說明，關于I2C的讀寫函數(shù)，若返回值為0說明所有的操作正常，若返回值為非0說明操作有誤，例如1代表從機無應答。這種組合方式可能與各位的編程習慣有出入，一般認為返回1表示操作成功，而返回0表示操作失敗。這種方式的問題便是無法有效的表達錯誤原因，因為“0”只有一個，而非“0”卻有很多。
寫單個字節(jié)可以劃分為——從機寫地址發(fā)送、寄存器地址發(fā)送、寄存器內(nèi)容發(fā)送。寄存器地址的發(fā)送由MSP430自動完成，這和軟件模擬的操作有所區(qū)別。請勿發(fā)送I2C從機地址，若操作AT24C02發(fā)送需要寫入的存儲字節(jié)的首地址即可。
在單字節(jié)和多字節(jié)寫操作過程中，尤其要注意UCTXSTT標志位的變化位置。UCTXSTT標志位會在從機接收完寫控制字節(jié)或讀控制字節(jié)之后變化，但是在寫控制字節(jié)發(fā)送之后，必須先填充TXBUF，再嘗試等待STT標志位復位，此時STT標志位和TXIFG標志位會同時變化。若從機沒有應答，那么NACK標志位也會發(fā)生變化。再次強調(diào)需要先填充TXBUF，在等待STT標志位復位。以下代碼將導致程序一直停留在while(UCB0IFG & UCTXSTT)處，具體的原因可查看MSP430參考手冊。
[cpp]view plaincopy
while(UCB0CTL1&UCTXSTP);
UCB0CTL1|=UCTR;//寫模式
UCB0CTL1|=UCTXSTT;//發(fā)送啟動位
//等待UCTXSTT=0同時變化,但是很遺憾該變化不會發(fā)送
while(UCB0IFG&UCTXSTT);
UCB0TXBUF=word_addr;//發(fā)送字節(jié)地址
uint8_teeprom_writepage(uint8_tword_addr,uint8_t*pword_buf,uint8_tlen)
{
while(UCB0CTL1&UCTXSTP);
UCB0CTL1|=UCTR;//寫模式
UCB0CTL1|=UCTXSTT;//發(fā)送啟動位
UCB0TXBUF=word_addr;//發(fā)送字節(jié)地址
//等待UCTXIFG=1與UCTXSTT=0同時變化等待一個標志位即可
while(!(UCB0IFG&UCTXIFG))
{
if(UCB0IFG&UCNACKIFG)//若無應答UCNACKIFG=1
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