I2C用法和MSP430F5299上的I2C-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了I2C用法和MSP430F5299上的I2C。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

IIC总线特点：

1. 二线传输；
2. 无中心主机；
3. 软件寻址；
4. 应答式数据传输过程；
5. 节点可带点接入或撤出；
6. IIC的SCL和SDA都需要接上拉电阻，保证空闲状态的稳定性；

数据传输过程：

由主机发出起始信号和停止信号。

起始信号：当SCL保持为高电平时，SDA产生一个下降沿，则代表起始信号；

停止信号：当SCL保持为高电平时，SDA产生一个上升沿，则代表停止信号；

数据传输：

SCL的下降沿后 ----> 发送方发送数据位；

SCL的上升沿后SDA总线数据稳定 ----> 接收方接收数据位（因为上升沿后，SCL为高电平，SDA不能有任何电平跳变，只能接收数据）；

应答信号：发送方释放SDA总线。若SDA保持低电平，代表接收方发送了一个应答位并拉低了SDA总线；因为默认情况下，SDA为高电平。否则，代表接收方未应答。

msp430 i2c,单片机,嵌入式硬件

注：IIC信号在数据传送的过程中，当SCL=1时，数据线SDA必须保持稳定状态，不允许有电平跳变，否则都会被为是总线的起始信号或者停止信号。只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的电平状态才允许变化，所以在代码中会经常看到对SCL引脚置0的操作。

代码实现（通用）：

主机发送数据

//主机向从机写数据（一个字节）
void IIC_Write_One_Byte(I2C_n i2cn,uint8_t daddr,uint8_t addr,uint8_t data)
{
    IIC_Start(i2cn); //1.主机产生一个开始条件  
    IIC_Send_Byte(i2cn,daddr<<1);   //2.主机发送从机地址和方向。前7位为从机地址，第8位表示方向：0表示知己发送数据，1表示主机接收数据
    IIC_Wait_Ack(i2cn);//等待接收方应答
    IIC_Send_Byte(i2cn,addr);   //3.发送从机内部寄存器地址
    IIC_Wait_Ack(i2cn); 	 										  		   
    IIC_Send_Byte(i2cn,data);     //4.发送数据字节							   
    IIC_Wait_Ack(i2cn);  		    	   
    IIC_Stop(i2cn);//5.主机产生一个停止条件 
	DELAY_US(100); 
}

主机接收数据

//主机从从机读数据（一个字节）
uint8_t IIC_Read_One_Byte(I2C_n i2cn,uint8_t daddr,uint8_t addr)
{
    uint8_t temp=0;		  	    																 
    IIC_Start(i2cn); //1.主机产生一个开始条件
    IIC_Send_Byte(i2cn,daddr<<1);//2.主机发送从机地址和方向,暂时主机需要向从机发送从机内部寄存器地址，所以最后一位任然是0
    IIC_Wait_Ack(i2cn);
    IIC_Send_Byte(i2cn,addr);   //3.发送从机内部寄存器地址
    IIC_Wait_Ack(i2cn);	    
    IIC_Start(i2cn);  	 	   
    IIC_Send_Byte(i2cn,(daddr<<1)|0x01); //4.前面主机需要发送的数据已经发送完了，之后进入接收模式，所以最后一位发送1			   
    IIC_Wait_Ack(i2cn);	 
    temp=IIC_Read_Byte(i2cn,0);		   
    IIC_Stop(i2cn);//5.产生一个停止条件	    
	return temp;
}

MSP430F5529的IIC配置：

基本过程

(官方文档的Users Guide)

The recommended USCI initialization/reconfiguration process is:

Set UCSWRST (BIS.B #UCSWRST,&UCxCTL1). 设置UCSWRST位
Initialize all USCI registers with UCSWRST = 1. 在UCSWRST位为1的条件下，初始化其他寄存器
Configure ports. 配置引脚
Clear UCSWRST through software (BIC.B #UCSWRST,&UCxCTL1). 清除UCSWRST位
Enable interrupts (optional).使能中断（可选）

代码实现

void  I2C_MasterInit(I2Cn i2cn,uint16_t SlaveID,uint32_t BaudRate)           
{
  	WordType BR;
  	BR.Word=g_sClock.SMCLK.nHZ/BaudRate;        //求取波特率所需的分频系数
  	GPIO_Init(I2C_PIN[i2cn-I2C0].SCL.Port,I2C_PIN[i2cn-I2C0].SCL.Pin,GPO);
  	//输出9个时钟以恢复I2Cn总线状态  
    for(uint8_t i=0;i<9;i++)
    {
        GPIO_WriteBit  (I2C_PIN[i2cn-I2C0].SCL.Port,I2C_PIN[i2cn-I2C0].SCL.Pin, BIT_SET);
        DELAY_US(5);
        GPIO_WriteBit  (I2C_PIN[i2cn-I2C0].SCL.Port,I2C_PIN[i2cn-I2C0].SCL.Pin,RESET);
        DELAY_US(5);
    }
    //初始化引脚
    //3. Configure ports. 
    GPIO_Init(I2C_PIN[i2cn-I2C0].SCL.Port,I2C_PIN[i2cn-I2C0].SCL.Pin,SEL);
    GPIO_Init(I2C_PIN[i2cn-I2C0].SDA.Port,I2C_PIN[i2cn-I2C0].SDA.Pin,SEL);
    //初始化寄存器
    //1. Set UCSWRST (BIS.B #UCSWRST,&UCxCTL1). 
    USCIX[i2cn]->CTL1 = UCSWRST;                   	// 软件复位使能，保持复位状态
    //2. Initialize all USCI registers with UCSWRST = 1. 
    USCIX[i2cn]->CTL0 = UCMST + UCMODE_3 + UCSYNC; 	// I2C主机，同步模式
    if(SlaveID > 0x7F)
    {
        USCIX[i2cn]->SLA10 = BIT_SET;				//10-bit address
    }
    else
    {
        USCIX[i2cn]->SLA10 = RESET;					//7-bit address
    }
    USCIX[i2cn]->I2CSA = SlaveID;					//从机地址寄存器 赋值
    USCIX[i2cn]->CTL1 |= UCSSEL__SMCLK;             //使用SMCLK作为时钟源
    USCIX[i2cn]->BR0 = BR.Byte[0];
    USCIX[i2cn]->BR1 = BR.Byte[1];
    //4. Clear UCSWRST through software (BIC.B #UCSWRST,&UCxCTL1). 
    USCIX[i2cn]->CTL1 &=~ UCSWRST;                  //清除软件复位，正常操作
	//5. Enable or disable interrupts (optional)
    USCIX[i2cn]->IE = 0u;                           //关闭所有中断
    
    USCIX[i2cn]->RXIFG = RESET;                     //清除接收数据标志
    USCIX[i2cn]->TXIFG = BIT_SET;                   //置位发送缓冲区为空标志 
}

代码解析

1、MSP430的I2C有一个BUSY位：

The bus busy bit, UCBBUSY, is set after a START and cleared after a STOP

BUSY位为1或者UCTCSTP位为1时，代表I2C总线忙。

msp430 i2c,单片机,嵌入式硬件

//代码实现如下：
while((USCIX[i2cn]->UC_BUSY==BIT_SET) || (USCIX[i2cn]->TXSTP==BIT_SET));//确保总线空闲

//起始位发送：
inline void I2C_Start(I2Cn i2cn)
{
    while((USCIX[i2cn]->UC_BUSY==BIT_SET) || (USCIX[i2cn]->TXSTP==BIT_SET));//确保总线空闲
    USCIX[i2cn]->TXSTT = BIT_SET;
}

//停止位发送：
inline void I2C_Stop(I2Cn i2cn)
{
    while(USCIX[i2cn]->UC_BUSY == BIT_SET);                 //等待空闲
	/*
	TXSTP位是一个条件位，该条件在NACK之前：
		当该位为1时，代表需要产生一个STOP位，在STOP产生后，会自动清除该位。
		于是就有了下面两行代码。
	*/
    USCIX[i2cn]->TXSTP =BIT_SET;                            //发送停止位
    while(USCIX[i2cn]->TXSTP == BIT_SET);                   //等待停止位发送完成
}

/*******************************************************************************
*  函数名称：I2C_WaitBusy(I2Cn i2cn)
*  功能说明：I2C等待空闲
*  参数说明：I2Cn i2cn      :模块号
*  函数返回：无
*  使用示例：I2C_WaitBusy(I2C1);  //等待I2C1模块不忙
********************************************************************************/
inline void I2C_WaitBusy(I2Cn i2cn)
{
  while(USCIX[i2cn]->UC_BUSY == BIT_SET);                    //等待发送或接收完成
}

2、模式切换

inline void I2C_EnterSend (I2Cn i2cn)
{
  USCIX[i2cn]->TR = BIT_SET;                              //进入发送模式
}

inline void I2C_EnterRead (I2Cn i2cn)
{
  USCIX[i2cn]->TR = RESET;                             //进入接收模式
}

3、开发板内部操作，并未涉及到主从之间的信息传递：发送/接收一字节 msp430 i2c,单片机,嵌入式硬件

/*******************************************************************************
*  函数名称：I2C_SendByte (I2Cn i2cn,uint8_t data)
*  功能说明：I2C发送一字节数据
*  参数说明：I2Cn i2cn      :模块号
             uint8_t data     :要发送的数据
*  函数返回：无
*  使用示例：I2C_SendByte (I2C1,0x01);  //I2C1模块发送一字节数据0x01
********************************************************************************/
inline void I2C_SendByte (I2Cn i2cn,uint8_t data)
{
    /*
    当UCBxTXBUF寄存器为空时，TXIFG位被置为1
    */
    while(USCIX[i2cn]->TXIFG == RESET);                   //等待TXBUF为空
    USCIX[i2cn]->TXBUF = data;                            //发送要写入的数据
}

/*******************************************************************************
*  函数名称：I2C_ReadByte  (I2Cn i2cn)
*  功能说明：IIC读取一个字节数据
*  参数说明：I2Cn i2cn      :模块号
*  函数返回：读取到的数据
*  使用示例：uint8 data = I2C_ReadByte  (I2C1);   //读取数据
********************************************************************************/
inline uint8_t I2C_ReadByte  (I2Cn i2cn)
{
    /*
    当UCBxRXBUF寄存器接收到一个完整的字节时，RXIFG位被置为1
    */
    while(USCIX[i2cn]->RXIFG == RESET);                 //等待接收到数据
    return USCIX[i2cn]->RXBUF;
}

4、Data on SDA must be stable during the high period of SCL (see Figure 38-4). The high and low state of SDA can only change when SCL is low, otherwise START or STOP conditions are generated.

下面这种时序对于数据传输过程才是安全的，即在SCL为高电平时，SDA总线的电平不发生改变；数据的接收和发送（SDA的边沿处）总是发生在SCL为低电平时。

msp430 i2c,单片机,嵌入式硬件

5、主从机之间通信

/*******************************************************************************
*  函数名称： I2C_WriteReg(I2Cn i2cn, uint8_t address, char data)
*  功能说明： 往某一个地址写入一字节数据
*  参数说明： I2Cn i2cn      :模块号
              uint8_t address :寄存器地址
              uint8_t data    :对该地址要写入的数据内容
*  函数返回：无
*  使用示例：I2C_WriteReg(I2C1, 0x20, 0x12);   //对地址为0x20处写入内容0x12
********************************************************************************/
void  I2C_WriteReg(I2Cn i2cn, uint8_t address, uint8_t data)     
{
    I2C_EnterSend(i2cn);
    I2C_Start    (i2cn);                        //发送一个起始信号
    I2C_SendByte (i2cn,address);                //发送要写入的地址
    I2C_SendByte (i2cn,data);                   //发送要写入的数据
    I2C_Stop     (i2cn);                        //发送停止位
    I2C_WaitBusy (i2cn);
}

/*******************************************************************************
*  函数名称： I2C_ReadReg(I2Cn i2cn, uint8_t address) 
*  功能说明： 对外部芯片读取某一地址的内容
*  参数说明： I2Cn i2cn      :模块号
              uint8_t address :寄存器地址
*  函数返回： 读取到的内容
*  使用示例： uint8_t data = I2C_ReadReg(I2C1, 0x20);  //读取寄存器地址为0x20处的内容
********************************************************************************/
uint8_t I2C_ReadReg(I2Cn i2cn, uint8_t address)             
{	
    I2C_EnterSend (i2cn);                       //进入发送模式
    I2C_Start     (i2cn);                       //发送一个起始信号
    I2C_SendByte  (i2cn,address);               //发送一字节数据
    I2C_WaitBusy  (i2cn);                       //等待传输完毕
    I2C_EnterRead (i2cn);                       //进入接收模式
    I2C_Start     (i2cn);                       //发送一个起始信号
    I2C_WaitBusy  (i2cn);                       //等待空闲
    I2C_Stop      (i2cn);                       //发送一个停止信号,读的话要先发送停止位
    return I2C_ReadByte(i2cn);                  //读取数据
}

/*
注：
1、对比这里的代码和上面的通用代码，就会发现这里少了发送从机地址的步骤，我没有找到具体的描述文字，猜测应该是将从机地址存入对应的寄存器且指定模式（发送或接收模式）后，MSP430内部有自动找到正确从机的机制。

2、跟通用代码还有个不一样的点，就是MSP430的I2C数据接收是在发送STOP位之后。官方文档中有这么一句：If UCBxRXBUF is not read, the master holds the bus during reception of the last data bit and until the UCBxRXBUF is read. 猜测大概意思是，RXBUF中的数据如果没有被读出去的话，主机应该会保持SCL总线的电平，直到数据被读取。
*/

6、连续写/读

//IIC主机连续写
//i2cn:IIC模块号
//reg:寄存器地址
//len:写入长度
//buf:数据区
//返回值:0,正常
//    其他,错误代码
char I2C_Write_Len(I2Cn i2cn,uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf)
{
    uint8_t i; 
    I2C_EnterSend (i2cn);
    I2C_Start(i2cn);
    I2C_SendByte(i2cn,reg);	//写寄存器地址
    I2C_WaitBusy(i2cn);		//等待应答
    for(i=0;i<len;i++)
    {
        I2C_SendByte(i2cn,buf[i]);	//发送数据
        I2C_WaitBusy(i2cn);	
    }    
    I2C_Stop(i2cn); 
	return 0;
}

//IIC主机连续读
//i2cn:IIC模块号
//reg:要读取的寄存器地址
//len:要读取的长度
//buf:读取到的数据存储区
//返回值:0,正常
//    其他,错误代码
uint8_t I2C_Read_Len(I2Cn i2cn,uint8_t reg,uint8_t len,uint8_t *buf)
{ 
    I2C_EnterSend (i2cn);
    I2C_Start(i2cn);
    I2C_SendByte(i2cn,reg);	//写寄存器地址
    I2C_WaitBusy(i2cn);		//等待应答
    I2C_EnterRead (i2cn);
    I2C_Start(i2cn);
    while(len)
    {
        if(len==1)*buf=I2C_ReadByte(i2cn);//读数据,发送nACK 
        else *buf=I2C_ReadByte(i2cn);		//读数据,发送ACK  
        len--;
        buf++; 
    }    
    I2C_Stop(i2cn);	//产生一个停止条件 
    return 0;	
}

7、其他文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-648491.html

/*******************************************************************************
*  函数名称： I2C_ITConfig (I2Cn i2cn,I2C_IRQn irqn,STATUS ITState)
*  功能说明： 设置使能或禁止I2Cn的某一个中断
*  参数说明： I2Cn i2cn      :模块号
              I2C_IRQn irqn :中断类型
*  函数返回：无
*  使用示例：I2C_ITConfig (I2C1,I2C_RX_IRQn,ENABLE);  //使能I2C1的接收中断
********************************************************************************/
void  I2C_ITConfig (I2Cn i2cn,I2C_IRQn irqn,STATUS ITState)
{
    if(ITState != DISABLE)
    {
        USCIX[i2cn]->IE |= irqn;
    }
    else
    {
        USCIX[i2cn]->IE &=~irqn;
    }
}
/*******************************************************************************
*  函数名称： I2C_GetITStatus(I2Cn i2cn,I2C_IRQn irqn)
*  功能说明： 获取I2C的某一个中断标志
*  参数说明： I2Cn i2cn      :模块号
              I2C_IRQn irqn :中断类型
*  函数返回： STATUS : TRUE 中断事件发生，FALSE 中断事件未发生
*  使用示例： if(TRUE == I2C_GetITStatus(I2C0,I2C_RX_IRQn)){...} //判断I2C0模块是否接收完成事件中断发生
********************************************************************************/
STATUS I2C_GetITStatus(I2Cn i2cn,I2C_IRQn irqn)
{
  	return ((USCIX[i2cn]->IFG & irqn) ? TRUE :FALSE);
}
/*******************************************************************************
*  函数名称： I2C_ClearITPendingBit(I2Cn i2cn,I2C_IRQn irqn)
*  功能说明： 清除I2Cn的某一个中断标志
*  参数说明： I2Cn i2cn      :模块号
              I2C_IRQn irqn :中断类型
*  函数返回： 无
*  使用示例： I2C_ClearITPendingBit(I2C0,I2C_RX_IRQn);   //清除I2C1模块接收中断标志位
********************************************************************************/
void  I2C_ClearITPendingBit(I2Cn i2cn,I2C_IRQn irqn)
{
    USCIX[i2cn]->IFG &=~ irqn;
}

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