arduino i2c 如何写16位寄存器_STM32的I2C框图详解及通讯过程_weixin_39933438的博客-程序员宅基地

技术标签: arduino i2c 如何写16位寄存器  

STM32 的I2C 特性及架构

如果我们直接控制STM32 的两个GPIO 引脚,分别用作SCL 及SDA,按照上述信号的时序要求,直接像控制LED 灯那样控制引脚的输出(若是接收数据时则读取SDA 电平),就可以实现I2C 通讯。同样,假如我们按照USART 的要求去控制引脚,也能实现USART通讯。所以只要遵守协议,就是标准的通讯,不管您如何实现它,不管是ST 生产的控制器还是ATMEL 生产的存储器, 都能按通讯标准交互。

由于直接控制GPIO 引脚电平产生通讯时序时,需要由CPU 控制每个时刻的引脚状态,所以称之为“软件模拟协议”方式。

相对地,还有“硬件协议”方式,STM32 的I2C 片上外设专门负责实现I2C 通讯协议,只要配置好该外设,它就会自动根据协议要求产生通讯信号,收发数据并缓存起来,CPU只要检测该外设的状态和访问数据寄存器,就能完成数据收发。这种由硬件外设处理I2C协议的方式减轻了CPU 的工作,且使软件设计更加简单。

STM32 的I2C 外设简介

STM32 的I2C 外设可用作通讯的主机及从机,支持100Kbit/s 和400Kbit/s 的速率,支持7 位、10 位设备地址,支持DMA 数据传输,并具有数据校验功能。它的I2C 外设还支持SMBus2.0 协议,SMBus 协议与I2C 类似,主要应用于笔记本电脑的电池管理中。

STM32 的I2C 架构剖析

图 24-9 I2C 架构图

1a8087ee4e2e27a3b48bef64b585c2dd.png

通讯引脚

I2C 的所有硬件架构都是根据图中左侧SCL 线和SDA 线展开的(其中的SMBA 线用于SMBUS 的警告信号,I2C 通讯没有使用)。STM32 芯片有多个I2C 外设,它们的I2C 通讯信号引出到不同的GPIO 引脚上,使用时必须配置到这些指定的引脚,见表 24-1。关于GPIO引脚的复用功能,以规格书为准。

2b26789f15ae9132df3648141251a9b5.png

时钟控制逻辑

SCL 线的时钟信号,由I2C 接口根据时钟控制寄存器(CCR)控制,控制的参数主要为时钟频率。配置I2C 的CCR 寄存器可修改通讯速率相关的参数:

  • 可选择I2C 通讯的“标准/快速”模式,这两个模式分别I2C 对应100/400Kbit/s 的通讯速率。
  • 在快速模式下可选择SCL 时钟的占空比,可选Tlow/Thigh=2 或Tlow/Thigh=16/9模式,我们知道I2C 协议在SCL 高电平时对SDA 信号采样,SCL 低电平时SDA准备下一个数据,修改SCL 的高低电平比会影响数据采样,但其实这两个模式的比例差别并不大,若不是要求非常严格,这里随便选就可以了。
  • CCR 寄存器中还有一个12 位的配置因子CCR,它与I2C 外设的输入时钟源共同作用,产生SCL 时钟,STM32 的I2C 外设都挂载在APB1 总线上,使用APB1 的时钟源PCLK1,SCL 信号线的输出时钟公式如下:

c513f7f04ed64f8f93642a1fda3433fd.png

计算结果得出CCR 为30,向该寄存器位写入此值则可以控制IIC 的通讯速率为400KHz,其实即使配置出来的SCL 时钟不完全等于标准的400KHz,IIC 通讯的正确性也不会受到影响,因为所有数据通讯都是由SCL 协调的,只要它的时钟频率不远高于标准即可。

数据控制逻辑

I2C 的SDA 信号主要连接到数据移位寄存器上,数据移位寄存器的数据来源及目标是数据寄存器(DR)、地址寄存器(OAR)、PEC 寄存器以及SDA 数据线。当向外发送数据的时候,数据移位寄存器以“数据寄存器”为数据源,把数据一位一位地通过SDA 信号线发送出去;当从外部接收数据的时候,数据移位寄存器把SDA 信号线采样到的数据一位一位地存储到“数据寄存器”中。若使能了数据校验,接收到的数据会经过PCE 计算器运算,运算结果存储在“PEC 寄存器”中。当STM32 的I2C 工作在从机模式的时候,接收到设备地址信号时,数据移位寄存器会把接收到的地址与STM32 的自身的“I2C 地址寄存器”的值作比较,以便响应主机的寻址。STM32 的自身I2C 地址可通过修改“自身地址寄存器”修改,支持同时使用两个I2C 设备地址,两个地址分别存储在OAR1 和OAR2 中。

整体控制逻辑

整体控制逻辑负责协调整个I2C 外设,控制逻辑的工作模式根据我们配置的“控制寄存器(CR1/CR2)”的参数而改变。在外设工作时,控制逻辑会根据外设的工作状态修改“状态寄存器(SR1 和SR2)”,我们只要读取这些寄存器相关的寄存器位,就可以了解I2C的工作状态。除此之外,控制逻辑还根据要求,负责控制产生I2C 中断信号、DMA请求及各种I2C 的通讯信号(起始、停止、响应信号等)。

通讯过程

使用I2C 外设通讯时,在通讯的不同阶段它会对“状态寄存器(SR1 及SR2)”的不同数据位写入参数,我们通过读取这些寄存器标志来了解通讯状态。

主发送器

见图 24-10。图中的是“主发送器”流程,即作为I2C 通讯的主机端时,向外发送数据时的过程。

图 24-10 主发送器通讯过程

130fefc99167310593f2559b2628347b.png

主发送器发送流程及事件说明如下:

(1) 控制产生起始信号(S),当发生起始信号后,它产生事件“EV5”,并会对SR1 寄存器的“SB”位置1,表示起始信号已经发送;

(2) 紧接着发送设备地址并等待应答信号,若有从机应答,则产生事件“EV6”及“EV8”,这时SR1 寄存器的“ADDR”位及“TXE”位被置1,ADDR 为1 表示地址已经发送,TXE 为1 表示数据寄存器为空;

(3) 以上步骤正常执行并对ADDR 位清零后,我们往I2C 的“数据寄存器DR”写入要发送的数据,这时TXE 位会被重置0,表示数据寄存器非空,I2C 外设通过SDA 信号线一位位把数据发送出去后,又会产生“EV8”事件,即TXE 位被置1,重复这个过程,就可以发送多个字节数据了;

(4) 当我们发送数据完成后,控制I2C 设备产生一个停止信号(P),这个时候会产生EV8_2 事件,SR1 的TXE 位及BTF 位都被置1,表示通讯结束。

假如我们使能了I2C 中断,以上所有事件产生时,都会产生I2C 中断信号,进入同一个中断服务函数,到I2C 中断服务程序后,再通过检查寄存器位来判断是哪一个事件。

主接收器

再来分析主接收器过程,即作为I2C 通讯的主机端时,从外部接收数据的过程,见图24-11。

图 24-11 主接收器过程

873f9096c1ffcd86d48c3a17b7e30976.png

主接收器接收流程及事件说明如下:

(1) 同主发送流程,起始信号(S)是由主机端产生的,控制发生起始信号后,它产生事件“EV5”,并会对SR1 寄存器的“SB”位置1,表示起始信号已经发送;

(2) 紧接着发送设备地址并等待应答信号,若有从机应答,则产生事件“EV6”这时SR1 寄存器的“ADDR”位被置1,表示地址已经发送。

(3) 从机端接收到地址后,开始向主机端发送数据。当主机接收到这些数据后,会产生“EV7”事件,SR1 寄存器的RXNE 被置1,表示接收数据寄存器非空,我们读取该寄存器后,可对数据寄存器清空,以便接收下一次数据。此时我们可以控制I2C 发送应答信号(ACK)或非应答信号(NACK),若应答,则重复以上步骤接收数据,若非应答,则停止传输;

(4) 发送非应答信号后,产生停止信号(P),结束传输。

在发送和接收过程中,有的事件不只是标志了我们上面提到的状态位,还可能同时标志主机状态之类的状态位,而且读了之后还需要清除标志位,比较复杂。我们可使用STM32 标准库函数来直接检测这些事件的复合标志,降低编程难度。

950c8960ea06c27f0a0baaaf81e1169a.png

点击链接观看更多相关课程

电堂科技​c.51diantang.com
版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接:https://blog.csdn.net/weixin_39933438/article/details/110080784

智能推荐

蓝桥杯 等差素数列(枚举)_weixin_34320159的博客-程序员宅基地

标题:等差素数列2,3,5,7,11,13,....是素数序列。类似:7,37,67,97,127,157 这样完全由素数组成的等差数列,叫等差素数数列。上边的数列公差为30,长度为6。2004年,格林与华人陶哲轩合作证明了:存在任意长度的素数等差数列。这是数论领域一项惊人的成果!有这一理论为基础,请你借助手中的计算机,满怀信心地搜索:长度为10的等差素数列,其公差最小值是多少?...

iOS NSURLSession相关_weixin_34115824的博客-程序员宅基地

为什么80%的码农都做不了架构师?>>> ...

ACM——Java_RocSin的博客-程序员宅基地

ACM中java的使用 这里指的java速成,只限于java语法,包括输入输出,运算处理,字符串和高精度的处理,进制之间的转换等,能解决OJ上的一些高精度题目。1. 输入:格式为:Scanner cin = new Scanner (new BufferedInputStream(System.in));例程:import java.io.*;

php文章里的html标签,php匹配HTML标签_邢仁的博客-程序员宅基地

前言php经常需要去匹配html标签,然而由于html标签可能有很多个重复的,甚至可能含有一些嵌套,因此匹配困难。一、php正则问号的用法1、只想匹配字符“?”需要进行转义,即\?2、用于非贪婪匹配即最近匹配:【贪婪】模式:a.*c字符串:abcabc匹配结果:abcabc【非贪婪】模式:a.*?c字符串:abcabc匹配结果:abc常用:(1)*? 重复任意次,但尽可能少(2)+?重复1次或更多...

企业运维实战--Git的使用、git结合github/gitlee、私有gitlab搭建_Rabbitgo_hyl的博客-程序员宅基地

企业运维实战--Git的使用、私有gitlab搭建Git简介Git使用git本地使用(linux)git结合远程仓库github/gitlee私有git仓库搭建Git简介Git是目前世界上最先进的分布式版本控制系统。这个软件用起来能记录每次文件的改动,方便对文件的增删查改、版本迭代和回退等控制操作。GitHub是一个基于Git的远程文件托管平台(同Gitlee)。集中式版本控制系统,都有一个单一的集中管理的服务器,保存所有文件的修订版本,协同工作的人们都通过客户端连接到这台服务器,取出最新的文件

python0到10的for循环整数_用Python编写一个程序,使用for循环输出0~10之间的整数..._网易体育的博客-程序员宅基地

想要实现从 0 到 10 的累加,可以执行如下代码:print("计算 0+2+...+10 的结果为:")#保存累加结果的变量回result = 0#逐个获取从 0到 10 这些值,并答做累加操作for i in range(0,10):result += iprint(result)上面代码中,使用了 range() 函数,此函数是 Python 内置函数,用于生成一系列连续整数,多用于 fo...

随便推点

dubbo消费者调用多个服务_dubbo学习笔记二(服务调用)_weixin_39603117的博客-程序员宅基地

项目结构代码示例由于之前的IEchoService 的一个方法只是在服务端控制台打印,不便在浏览器测试,所以新添加的方法api和服务端代码变更public interface IEchoService {void echo();String echo(String msg);}@Servicepublic class EchoServiceImpl implements IEchoService ...

C++和JAVA中一些区别,包括指向子类的引用会调用谁的方法,子类构造函数自动调用父类构造函数时,父构造会调用的谁方法_yutiannanjingjiangsu的博客-程序员宅基地_c++子类构造函数

/* * 不同于C++,JAVA中子类总是重写父类函数。C++中子类只重写父类的虚函数。 * 不同于C++,JAVA中指向子类对象的父型引用,依然优先调用子类对象的函数。C++相反。 * 不同于C++,JAVA中子类的构造函数自动调用父类的构造函数,若父类的构造函数中调用了方法,依然是子类优先。C++相反 */package test;class father{ father()

Hyper-V 2016 配置管理系列(Part5)_weixin_34403693的博客-程序员宅基地

虚拟化的迁移1 宿主机间迁移当管理员需要进行系统维护或硬件升级时,会需要将虚拟机暂时迁移到其他宿主机上;当虚拟化环境负载不均衡或由于突发故障导致虚拟机不适合继续在原宿主机上工作时,需要将虚拟机迁移到负载较低的,健康的宿主机上。1.1 通过网络迁移(LAN Migration)网络迁移是最简单的迁移方式。它的实现方式是将虚拟机相关文件通过网络从原宿主机拷贝到目标宿主机,或在宿主...

海豚php源码,海豚php|dophinphp 1.0.0 官方版 - 吾爱源码_赛雷观影的博客-程序员宅基地

dophinphp是款开源免费的快速开发框架。dophinphp基于thinkphp开发,秉承极简、极速、极致的开发理念,为开发集成了基于数据-角色的权限管理机制,集成多种灵活快速构建工具,可方便快速扩展的模块、插件、钩子、数据包。统一了模块、插件、钩子、数据包之间的版本和依赖关系,进一步降低了代码和数据的沉余,以方便开发者快速构建自己的应用。dophinphp简介:您可以轻松的应对复杂多变的表单...

中小学使用计算机上课,将信息技术正确应用到中小学课堂教学中的方式_weixin_39988779的博客-程序员宅基地

日趋活跃的现代教育技术是近年来教学改革的亮点,在轻松愉悦的教学情境中,直观形象的视、听、感知总能紧紧吸引学生的注意力。在信息化社会的今天,信息技术与课程整合的理念提出后,迅速地筛选和获取信息、准确地鉴别信息、创造性地加工和处理信息,将是所有社会成员应具备的、如同“读、写、算”一样重要的,终生有用的基础能力之一。一、信息技术与课程整合的概念目前国内关于信息技术与课程整合的说法与定义很多。综观这些观点...

顺序查找算法_热爱艺术的程序员的博客-程序员宅基地

顺序查找算法代码实现如下:#include <stdio.h>#define MAXL 100typedef int KeyType;typedef char InfoType[10];typedef struct { KeyType key; //KeyType为关键字的数据类型 InfoType data; //其他数据} NodeType;typedef NodeType SeqList[MAXL];

推荐文章

热门文章

相关标签