STM32單片機的IIC硬件編程---查詢等待方式
IIC器件是一種介于高速和低速之間的嵌入式外圍設備,其實總體來說,它的速度算是比較慢的。通常情況下,速度慢的器件意味著更多的等待,這對于精益求精的嵌入式工程師來說,簡直就是一個惡夢,低速器件的存取數(shù)據(jù)實在是太浪費資源。如何面對這種低速設備,而使系統(tǒng)運行達到最優(yōu)化?我覺得應當盡可能多的使用硬件完成,這樣軟件的開銷便會減小,系統(tǒng)軟件不用過多的時間去等待這些數(shù)據(jù),而專注于硬件的請求和處理。
IIC協(xié)議,在筆者看來,其實并不是一種很好的協(xié)議,它沒有較好的出錯恢復機制,它是基于一種狀態(tài)機模式的通訊協(xié)議,在這個狀態(tài)轉換中出現(xiàn)任意一步錯誤,將會導致總線不可恢復,極脆弱。在400KHZ的最高帶通訊速率下,很多時候也極易產(chǎn)生干抗,因其采用了TTL電平傳輸數(shù)據(jù),加上數(shù)字器件的狀態(tài)識別問題,在高速時整個總線的狀態(tài)極易產(chǎn)生崩潰,所以筆者的建議是,有其它接口的器件時,盡量不要用IIC接口器件……它遠遠沒有想像中的那么可靠。
STM32系列CPU中提供了一些IIC的硬件模塊,筆者針對它的一些特點,總結了一些使用方法,并按照一般程序員的使用習慣,提出了三種不同的編程和實現(xiàn)方式,分別是查詢等待方式、硬件中斷方式、WRTOS驅動集成方式。前兩種不需要RTOS的支持。
下面先討論STM32系列MCU的IIC硬件查詢等待方式編程:
首先,根據(jù)該MCU的特點和寄存器定義,我們做一些有用的宏定義和引用:
/*------------------------------------------------------------------------------------------------
根據(jù)STM32系列MCU的寄存器定義產(chǎn)生的一些宏定義,這些是可以移植的,主要是為了統(tǒng)一硬件操作,否則程序看著不爽
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#defineI2C1_SET_ACKI2C1->CR1|=I2C_CR1_ACK;//設置ACK允許應答
#defineI2C1_CLR_ACKI2C1->CR1&=~I2C_CR1_ACK;//清除ACK應答
#defineI2C1_DATAI2C1->DR//I2C1數(shù)據(jù)寄地址
#defineI2C1_STARTI2C1->CR1|=I2C_CR1_START;//啟動I2C1
#defineI2C1_STOPI2C1->CR1|=I2C_CR1_STOP;//停止I2C1
#defineI2C1_CurMode(I2C1->SR2&I2C_SR2_MSL)//檢查總線模式
#defineI2C1_IsBusy(I2C1->SR2&I2C_SR2_BUSY)//檢查總線忙標志
#defineI2C1_TxReady(I2C1->SR1&I2C_SR1_TXE)//檢查是否發(fā)送緩沖區(qū)為空
#defineI2C1_RxReady(I2C1->SR1&I2C_SR1_RXNE)//檢查是否接收到數(shù)據(jù)
#defineI2C1_TxAddr(I2C1->SR1&I2C_SR1_ADDR)//檢查地址是否已被發(fā)送
#defineI2C1_TxStart(I2C1->SR1&I2C_SR1_SB)//檢查起始位是否已被發(fā)送
任何一種硬件模塊都有它自己的使用規(guī)則和使用方法,STM32系列的IIC也不例外,據(jù)筆者的體會,它的IIC操作過程有一些它自己的個性,如起始位的發(fā)送以及對狀態(tài)寄存器的假讀規(guī)則等,區(qū)別于其它MCU的IIC使用。
其實任何一個IIC模塊,只會有兩種應用,非讀取寫數(shù)據(jù),下面是筆者錘練過的STM32系列MCU硬件IIC寫數(shù)據(jù)方法,查詢等待方式:
/*--------------------------------------------------------------------
Func:I2C1寫入數(shù)據(jù),查詢等待方式
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voidI2C1_WriteBytes(uint8Addr,uint8*TxBuffer,uint8TxLenth)
{
I2C1_SET_ACK//允許ACK應答
I2C1_START//啟動I2C總線
while(!I2C1_TxStart);//等待起始位發(fā)送
I2C1_DATA=Addr;//發(fā)送設備地址
while(!I2C1_TxAddr);//等待地址發(fā)送結束
Addr=I2C1_CurMode;//讀SR2清標志(很重要,假讀)
while(TxLenth--){
I2C1_DATA=*TxBuffer++;//發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)
while(!I2C1_TxReady);//等待發(fā)送完成
}
I2C1_STOP//數(shù)據(jù)發(fā)送結束,釋放總線
}
對于IIC的寫操作,先發(fā)送設備地址,得到響應后再發(fā)送數(shù)據(jù),至少數(shù)據(jù)內(nèi)容,以及長度,就不是本方法所關心的了,本方法可發(fā)送任意指定長度的數(shù)據(jù)包,前提是應當指定正確的TxLenth,當然,也可以通過判斷最后一個字節(jié)的ACK請求得到結束位置,但筆者認為這樣指定長度發(fā)送更好。至于IIC發(fā)送方法為什么是這樣,請參考IIC的發(fā)送協(xié)議。
下面是IIC主機的讀數(shù)據(jù)協(xié)議,它比寫方式復雜了一點點:
/*----------------------------------------------------------------------------
Func:I2C1讀取數(shù)據(jù)
Note:DevAddr/從設備地址DataAddr/片內(nèi)地址*RxBuffer/接收緩沖區(qū)RxLenth/接收長度
-----------------------------------------------------------------------------*/
voidI2C1_ReadBytes(uint8DevAddr,uint8DataAddr,uint8*RxBuffer,uint8RxLenth)
{
I2C1_SET_ACK//允許ACK應答
I2C1_START//啟動I2C總線
while(!I2C1_TxStart);//等待起始位發(fā)送
I2C1_DATA=DevAddr;//發(fā)送地址
while(!I2C1_TxAddr);//等待地址發(fā)送結束
if(I2C1_CurMode);//讀SR2清標志
I2C1_DATA=DataAddr;//寫數(shù)據(jù)地址
while(!I2C1_TxReady);//等待寫入完成
I2C1_START//啟動I2C總線----->注意,此處非常重要
while(!I2C1_TxStart);//等待起始位發(fā)送
I2C1_DATA=DevAddr|0x01;//發(fā)送地址
while(!I2C1_TxAddr);//等待地址發(fā)送結束
if(I2C1_CurMode);//讀SR2清標志
while(RxLenth--){
while(!I2C1_RxReady); //等待數(shù)據(jù)到來