一、IIC简介
如图所示，IIC总线由SDA数据线和SCL时钟线组成，同时总线上外接上拉电阻确保信号的稳定性，设备对应挂载到总线上。
1.1 IIC总线频率
IIC总线时钟频率经过两次分频可得，如下图所示。
时钟频率的计算公式如下：
- I2C模块时钟（I2C Module Clock） = 系统时钟（SYSCLK） / (I2CPSC + 1)
- I2C总线时钟（I2C Master Clock） = I2C模块时钟（I2C Module Clock） / (ICCL + d) + (ICCH + d)
为了满足所有I2C协议时序规范，I2C模块时钟必须在7-12MHz之间。
其中d的取值取决于I2CPSC寄存器位IPSC的值，如下图所示：
IPSC = 0, d = 7; IPSC = 1, d = 6; IPSC > 1, d = 5.
I2CPSC寄存器的IPSC位介绍：
从下图可以看到IIC总线的时钟频率，当IIC模块时钟频率(Tmod)固定时，ICCH和ICCL设置的值越大，对应SCL总线上高低电平占比越长，因此SCL（IIC总线上）的时钟频率越小，对IIC设备的读取速度越慢。
二、寄存器说明
2.1 相关寄存器概览
2.2 I2COAR
设置I2C自身地址（主机地址）寄存器
- 寄存器I2CMDR的XA位控制地址的位数
2.3 I2CIER
设置I2C中断请求使能
| 位 | 功能 |
|---|---|
| ARBL | 仲裁丢失中断使能 |
| NACK | 无应答中断使能 |
| ARDY | 寄存器访问就绪中断使能 |
| RRDY | 接收数据就绪中断使能 |
| XRDY | 传输数据就绪中断使能 |
| SCD | 停止条件检测到中断使能 |
| ASS | 寻址为从机中断使能 |
- 寄存器位值为1代表使能，0代表不使能。
2.4 I2CSTR
I2C状态寄存器，用于确定发生了哪个中断并存储状态信息。
| bit | 说明 | bit | 说明 |
|---|---|---|---|
| 15 | 保留 | 7-6 | 保留 |
| 14 SDIR | 从机方向标志位 | 5 SCD | 停止条件发生位 |
| 13 NACKSNT | NACK发送位 | 4 XRDY | 发送数据就绪中断标志位 |
| 12 BB | 总线忙 | 3 RRDY | 接收数据就绪中断标志位 |
| 11 RSFULL | 接收移位寄存器满 | 2 ARDY | 寄存器访问就绪中断标志位 |
| 10 XSMT | 发送移位寄存器空 | 1 NACK | 无响应中断标志位 |
| 9 AAS | 0 ARBL | 仲裁丢失中断标志位 | |
| 8 AD0 |
2.5 I2CCLKL
I2C时钟低分时器
- 该值不能为0
2.6 I2CCLKH
I2C时钟高分时器
- 该值不能为0
2.7 I2CCNT
数据计数寄存器，用于表示用发送和接收多少个数据。
2.8 I2CDRR
数据接收寄存器
每次一位从SDA引脚移入接收移位寄存器（I2CRSR）。当接收到完整的数据字节时，I2C模块将数据字节从I2CRSR复制到I2CDRR。CPU无法直接访问I2CRSR。I2CMDR寄存器的BC位可设置接收数据的位长，如果数据设置接收长度低于8位，进行右对齐，比如设置3位，I2CDRR寄存器的0-2位地址有效，当处于接收FIFO模式时，I2CDRR寄存器充当接收FIFO缓冲器。
2.9 I2CSAR
I2C从机地址设置寄存器
配置与I2COAR一样
2.10 I2CDXR
I2C数据发送寄存器
2.11 I2CMDR
I2C模式配置寄存器
| bit | name | funtion |
|---|---|---|
| 14 | Free | 置1自由运行，不受调试断点影响 |
| 13 | STT | 置1发送起始信号 |
| 11 | STP | 置1发送停止信号在内部数据计数为0的时候 |
| 10 | MST | 置1设置为主机模式 |
| 9 | TRX | 0：接收模式，1：发送 |
| 8 | XA | 0：7bit地址，1:10位地址 |
| 7 | RM | 重复模式 |
| 5 | IRS | 1：使能I2C模块，0：重启模块 |
2.12 I2CISRC
I2C中断源寄存器（I2CISRC）是一个16位寄存器，由CPU用来确定哪个事件生成了I2C中断。
INTCODE:
通过读寄存器值获取中断源状态：
Uint16 IntSource;
// Read interrupt source
IntSource = I2caRegs.I2CISRC.all;
对应程序定义：
// Interrupt Source Messages
#define I2C_NO_ISRC 0x0000
#define I2C_ARB_ISRC 0x0001
#define I2C_NACK_ISRC 0x0002
#define I2C_ARDY_ISRC 0x0003
#define I2C_RX_ISRC 0x0004
#define I2C_TX_ISRC 0x0005
#define I2C_SCD_ISRC 0x0006
#define I2C_AAS_ISRC 0x0007
2.13 I2CEMDR
略
2.14 I2CPSC
I2C预分配寄存器
2.15 I2CFFTX
I2C发送FIFO寄存器
2.16 I2CFFRX
I2C接收FIFO寄存器
三、代码说明
以官方例程：Example_2833xI2C_eeprom.c为例。
I2C消息结构体：
| 变量名 | 含义 |
|---|---|
| MsgStatus | I2C状态 |
| SlaveAddress | 从机地址 |
| NumOfBytes | 写入字节数 |
| MemoryHighAddr | 内存写入的高位地址 |
| MemoryLowAddr | 内存写入的低位地址 |
| MsgBuffer[I2C_MAX_BUFFER_SIZE] | 消息写入队列 |
//
// I2C Message Structure
//
struct I2CMSG
{
Uint16 MsgStatus; // Word stating what state msg is in:
// I2C_MSGCMD_INACTIVE = do not send msg
// I2C_MSGCMD_BUSY = msg start has been sent,
// awaiting stop
// I2C_MSGCMD_SEND_WITHSTOP = command to send
// master trans msg complete with a stop bit
// I2C_MSGCMD_SEND_NOSTOP = command to send
// master trans msg without the stop bit
// I2C_MSGCMD_RESTART = command to send a restart
// as a master receiver with a stop bit
Uint16 SlaveAddress; // I2C address of slave msg is intended for
Uint16 NumOfBytes; // Num of valid bytes in (or to be put in MsgBuffer)
//
// EEPROM address of data associated with msg (high byte)
//
Uint16 MemoryHighAddr;
//
// EEPROM address of data associated with msg (low byte)
//
Uint16 MemoryLowAddr;
//
// Array holding msg data - max that MAX_BUFFER_SIZE can be is 16 due to
// the FIFO's
Uint16 MsgBuffer[I2C_MAX_BUFFER_SIZE];
};
I2CA初始化函数：
–将main函数部分初始化定义项也复制到I2CA_Init(void)中
–一般修改I2caRegs.I2CCLKL和I2caRegs.I2CCLKH的值（公式见1.1）
void I2CA_Init(void)
{
// 初始化I2C GPIO功能
InitI2CGpio();
// 初始化I2C
I2caRegs.I2CSAR = 0x0050; // EEPROM的从机地址
// I2C模块频率 = 10MHz
#if (CPU_FRQ_150MHZ)
I2caRegs.I2CPSC.all = 14;
#endif
#if (CPU_FRQ_100MHZ)
I2caRegs.I2CPSC.all = 9;
#endif
//Master Clock(SCL) = 10MHz / (10 + 5) + (5 + 5) = 400KHz
I2caRegs.I2CCLKL = 10; // NOTE: 这两个赋值必须不能等于0
I2caRegs.I2CCLKH = 5;
//SCD: 停止条件产生中断，ARDY: 寄存器访问就绪产生中断
I2caRegs.I2CIER.all = 0x24;
I2caRegs.I2CMDR.all = 0x0020; // 使能I2C（释放总线的效果）
I2caRegs.I2CFFTX.all = 0x6000; // 使能FIFO模式和发送FIFO
I2caRegs.I2CFFRX.all = 0x2040; // 使能接收FIFO, 清除RXFFINT标志位,
//中断服务函数入口
EALLOW;
PieVectTable.I2CINT1A = &i2c_int1a_isr;
EDIS;
// Enable I2C interrupt 1 in the PIE: Group 8 interrupt 1
PieCtrlRegs.PIEIER8.bit.INTx1 = 1;
// Enable CPU INT8 which is connected to PIE group 8
IER |= M_INT8;
return;
}
I2CA写数据和读数据函数：
Uint16 I2CA_WriteData(struct I2CMSG *msg)
{
Uint16 i;
// STP位在发送完数据后会清零
if (I2caRegs.I2CMDR.bit.STP == 1)
return I2C_STP_NOT_READY_ERROR;
// 设置从机地址
I2caRegs.I2CSAR = msg->SlaveAddress;
// 检查总线是否忙
if (I2caRegs.I2CSTR.bit.BB == 1)
return I2C_BUS_BUSY_ERROR;
// 设置发送字节：发送的数目+2位地址
I2caRegs.I2CCNT = msg->NumOfBytes+2;
// 发送16位地址
I2caRegs.I2CDXR = msg->MemoryHighAddr;
I2caRegs.I2CDXR = msg->MemoryLowAddr;
for (i=0; i<msg->NumOfBytes; i++)
{
I2caRegs.I2CDXR = *(msg->MsgBuffer+i);
}
// 作为主机开始发送
// FREE、STT、STP、MST、TRX、IRS
I2caRegs.I2CMDR.all = 0x6E20;
return I2C_SUCCESS;
}
Uint16 I2CA_ReadData(struct I2CMSG *msg)
{
// 检查STP
if (I2caRegs.I2CMDR.bit.STP == 1)
return I2C_STP_NOT_READY_ERROR;
// 发送从机地址
I2caRegs.I2CSAR = msg->SlaveAddress;
// 发送读取地址
if(msg->MsgStatus == I2C_MSGSTAT_SEND_NOSTOP)
{
// I2C模块已在总线上接收或传输START位时置1
// 所以执行了发送控制字后，bus busy状态=1，后面else if就没有判断BB状态
if (I2caRegs.I2CSTR.bit.BB == 1)
return I2C_BUS_BUSY_ERROR;
// 发送内存地址
I2caRegs.I2CCNT = 2;
I2caRegs.I2CDXR = msg->MemoryHighAddr;
I2caRegs.I2CDXR = msg->MemoryLowAddr;
I2caRegs.I2CMDR.all = 0x2620; //这里比前面发送函数少了一个停止位
}
// dsp发送内存地址后，状态切换为：I2C_MSGSTAT_RESTART，开始接收数据
else if(msg->MsgStatus == I2C_MSGSTAT_RESTART)
{
I2caRegs.I2CCNT = msg->NumOfBytes; // 设置接收的字节数
I2caRegs.I2CMDR.all = 0x2C20; // TRX = 0：接收
}
return I2C_SUCCESS;
}
I2C读写函数（读和写整合在一起）：
–该函数根据自己所需做修改
//=====================================================================
//
// 读写I2C数据
// mode：RW_I2C_WRITE or RW_I2C_READ
//=====================================================================
Uint16 RwI2cBus(Uint16 mode)
{
int16 i;
if (I2caRegs.I2CMDR.bit.STP == 1)
{
return I2C_STP_NOT_READY_ERROR;
}
if ((I2caRegs.I2CSTR.bit.BB == 1) && (I2cMsg.status != I2C_MSGSTAT_RESTART))
{
return I2C_BUS_BUSY_ERROR;
}
I2caRegs.I2CSAR = I2C_SLAVE_ADDR;
if (mode == RW_I2C_WRITE)
{
// Setup number of bytes to send
// buffer + Address
I2caRegs.I2CCNT = I2cMsg.NumOfBytes+ 2;
I2caRegs.I2CDXR = I2cMsg.MemoryHighAddr; // Setup data to send
I2caRegs.I2CDXR = I2cMsg.MemoryLowAddr;
for (i = 0; i < I2cMsg.bytes; i++)
{
I2caRegs.I2CDXR = I2cMsg.MsgBuffer[i];
}
// Send start as master transmitter
I2caRegs.I2CMDR.all = 0x6E20; // S.A.D.P
}
else if ((mode == RW_I2C_READ) && (I2C_MSGSTAT_RESTART == I2cMsg.status))
{
I2caRegs.I2CCNT = I2cMsg.NumOfBytes; // Setup how many bytes to expect
I2caRegs.I2CMDR.all = 0x2C20; // Send restart as master receiver
// S.A.D.P
}
else // ACK, or start read
{
I2caRegs.I2CCNT = 2;
I2caRegs.I2CDXR = I2cMsg.MemoryHighAddr;
I2caRegs.I2CDXR = I2cMsg.MemoryLowAddr;
I2caRegs.I2CMDR.all = 0x2620; // Send data to setup EEPROM address
// S.A.D
}
return I2C_SUCCESS;
}
I2CA中断服务函数：
–删除了例程中对比读数据和写数据的操作
__interrupt void i2c_int1a_isr(void) // I2C-A
{
Uint16 IntSource, i;
// 读取中断源
IntSource = I2caRegs.I2CISRC.all;
if(IntSource == I2C_SCD_ISRC) // 中断源：停止条件产生
{
// 如果是在写，将状态清为空闲
// 开始写的时候，设置状态位为I2C_MSGSTAT_WRITE_BUSY，若产生停止位，代表写结束
if (CurrentMsgPtr->MsgStatus == I2C_MSGSTAT_WRITE_BUSY)
{
CurrentMsgPtr->MsgStatus = I2C_MSGSTAT_INACTIVE;
}
else
{
// 如果状态是NOSTOP_BUSY，还进入了停止位中断源，重置状态为NOSTOP重新发送
if(CurrentMsgPtr->MsgStatus == I2C_MSGSTAT_SEND_NOSTOP_BUSY)
{
CurrentMsgPtr->MsgStatus = I2C_MSGSTAT_SEND_NOSTOP;
}
// 完成读数据，设置状态为空闲并读取参数
else if (CurrentMsgPtr->MsgStatus == I2C_MSGSTAT_READ_BUSY)
{
CurrentMsgPtr->MsgStatus = I2C_MSGSTAT_INACTIVE;
for(i=0; i < I2C_NUMBYTES; i++)
{
CurrentMsgPtr->MsgBuffer[i] = I2caRegs.I2CDRR;
}
}
}
}
else if(IntSource == I2C_ARDY_ISRC) // 中断源：寄存器访问就绪
{
if(I2caRegs.I2CSTR.bit.NACK == 1) // 如果没响应
{
I2caRegs.I2CMDR.bit.STP = 1; //发送停止位
I2caRegs.I2CSTR.all = I2C_CLR_NACK_BIT; //无应答位清零
}
// 如果发送了NOSTOP，重置状态为RESTART
else if(CurrentMsgPtr->MsgStatus == I2C_MSGSTAT_SEND_NOSTOP_BUSY)
{
CurrentMsgPtr->MsgStatus = I2C_MSGSTAT_RESTART; //重新开始
}
}
else // 只设置了SCD、ARDY中断源
{ // 无效中断源
__asm(" ESTOP0");
}
PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP8;
}
main函数 loop：
–通过例程的main函数可以发现：
–信息队列msg的状态位比较重要，它可以查看写和读队列的当前状态，通过该位状态来执行下一步操作。
// Application loop
for(;;)
{
//
// Write data to EEPROM section //
//
// 该例程将I2cMsgOut1的状态位设置成I2C_MSGSTAT_SEND_WITHSTOP
// 所以作一个判断进入，进行写操作
if(I2cMsgOut1.MsgStatus == I2C_MSGSTAT_SEND_WITHSTOP)
{
Error = I2CA_WriteData(&I2cMsgOut1);
//写成功后将CurrentMsgPtr指向I2cMsgOut1，在中断服务函数中进行状态变更
//将I2cMsgOut1状态设置成I2C_MSGSTAT_WRITE_BUSY
if (Error == I2C_SUCCESS)
{
CurrentMsgPtr = &I2cMsgOut1;
I2cMsgOut1.MsgStatus = I2C_MSGSTAT_WRITE_BUSY;
}
} // end of write section
///
// Read data from EEPROM section //
///
// 当写入完成后，I2cMsgOut1状态设置成I2C_MSGSTAT_INACTIVE表示完成
if (I2cMsgOut1.MsgStatus == I2C_MSGSTAT_INACTIVE)
{
// 该例程将I2cMsgIn1的状态位初始化为I2C_MSGSTAT_SEND_WITHSTOP
// 所以作一个判断进入，然后进行读操作
if(I2cMsgIn1.MsgStatus == I2C_MSGSTAT_SEND_NOSTOP)
{
// 发送控制节
while(I2CA_ReadData(&I2cMsgIn1) != I2C_SUCCESS)
{
}
// 更新指针和状态
CurrentMsgPtr = &I2cMsgIn1;
I2cMsgIn1.MsgStatus = I2C_MSGSTAT_SEND_NOSTOP_BUSY;
}
else if(I2cMsgIn1.MsgStatus == I2C_MSGSTAT_RESTART)
{
// 读取数据
while(I2CA_ReadData(&I2cMsgIn1) != I2C_SUCCESS)
{
}
// 更新指针和状态
CurrentMsgPtr = &I2cMsgIn1;
I2cMsgIn1.MsgStatus = I2C_MSGSTAT_READ_BUSY;
}
} // end of read section
} // end of for(;;)
梳理状态过程
MsgStatus：
// I2C Message Commands for I2CMSG struct
#define I2C_MSGSTAT_INACTIVE 0x0000 // 空闲
#define I2C_MSGSTAT_SEND_WITHSTOP 0x0010 // 发送带停止位
#define I2C_MSGSTAT_WRITE_BUSY 0x0011 // 写状态忙
#define I2C_MSGSTAT_SEND_NOSTOP 0x0020 // 发送不带停止
#define I2C_MSGSTAT_SEND_NOSTOP_BUSY 0x0021 // 发送状态忙
#define I2C_MSGSTAT_RESTART 0x0022 // 重新开始
#define I2C_MSGSTAT_READ_BUSY 0x0023 // 读状态忙
写数据状态切换：
读数据状态：
四、示例代码
I2C操作EEPROM代码：
i2c_eeprom.c
i2c_eeprom.h文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-821586.html
总结
本篇为DSP F28335 I2C配置的学习记录，结合官方例程进一步说明，完整代码去看官方例程。（个人学习记录分享，若侵权删）文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-821586.html
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