[分享] MSP430硬件I2C使用方法——以BH1710和AT24C02为例

硬件的I2C控制器终于调出来了，这些天一直在钻死胡同，其实最好的参考资料还是TI官方提供的。代码参考了MSP430的User’s Guide和Application Note，下面提供IAR工程并做简要解释：

采用的芯片：MSP430F1611（USART0 Master方式）

设备地址：BH1710（写地址0x46，读地址0x47），AT24C02（写地址0xA0，读地址0xA1）

工程文件：（采取模块化方法，只需添加I2C文件并修改相应的器件模块即可）

接口电路：

 

一般情况下，大家在调试I2C设备时会首先考虑采用IO口模拟I2C总线的方法，这样的方法思路简单，只需要给出正确的时序即可。但是这样也有意想不到的问题，比如时序的严格性：同样的时序，在BH1710上就能跑通而AT24C02上就时好时坏，读数据正确而写数据有问题，且十有八九都无法写入。也就是说，不同器件对于时序的要求是有差别的，这样即使编写了通用的模拟程序，也会偶尔出些莫名其妙的问题。

于是我开始鼓捣硬件的I2C，MSP430x15x、MSP430x16x系列的USART带有I2C模式，结构如下：

可以看出，I2C可以通过I2CSSELx位选择时钟输入方式，在完成初始化设置后，通过I2CDRW（Byte方式下用I2CDRB表示）来读写数据，下面是一个I2C初始化过程：

初始化过程的大致顺序为将USART设置为I2C模式，配置I2C工作方式、地址、时钟源和分频，启动I2C控制器。这里需要注意的是，I2CSA中填入的是7位地址，即如果设备的写入地址为0xA0，需要令I2CSA = (0xA0 >> 1)，即0x50。

SCL的频率则由I2CPSC、I2CSCLH、I2CSCLL共同决定。I2CPSC为预分频，I2CPSC=0时为一分频，I2CPSC=1时为二分频，最高只支持4分频。I2CSCLH和I2CSCLL分别表示SCL高电平和低电平的持续时间，实际时间TH= (I2CPSC +1) x (I2CSCLH + 2)，需要什么频率可以自己算，同时也可以为函数增加一个freq参数，在初始化的时候设置频率。请注意根据手册上的说明，I2CIN输入的时钟源频率至少要等于10*SCL* I2CPSC分频数，至于不这么干会怎样，大家可以试试呀。

void I2C_Init(unsigned char slaveAddress)

{

  I2C_PORT_SEL |= SDA_PIN + SCL_PIN;        //设置引脚，用作USART接口

  I2C_PORT_DIR &= ~(SDA_PIN + SCL_PIN);

 

  U0CTL |= I2C+SYNC;                        //USART0配置为I2C模式

  U0CTL &= ~I2CEN;                          //配置I2C前先关闭I2C控制器

                                            //这里采用默认配置，7位地址，无DMA，无反馈

  I2CTCTL = I2CTRX+I2CSSEL_2;               //byte模式，repeat模式，I2C时钟源为SMCLK

  I2CSA = slaveAddress;                     //设置从设备地址

 

  I2COA = 0xAA;                             //本机地址，这个目前用不到

 

  I2CPSC = 0x01;                            //I2C时钟 = SMCLK/2 = 2MHz

  I2CSCLH = 0x18;                           //SCL高电平周期 = 20*I2C clock

  I2CSCLL = 0x18;                           //SCL低电平周期  = 20*I2C clock

                                            //I2C_SCL频率 = 2MHz/20 =100KHz

  U0CTL |= I2CEN;                           //开启I2C控制器

 

  if (I2CDCTL&I2CBUSY)                      //检查I2C模块是否空闲，这里应该是检测时钟正确性吧？

  {                                        

    I2C_PORT_SEL &= ~SCL_PIN;               //将SCL设置为IO输出模式并手动置0

    I2C_PORT_OUT &= ~SCL_PIN;              

    I2C_PORT_DIR |= SCL_PIN;               

    I2C_PORT_SEL |= SDA_PIN + SCL_PIN;      //重新设置引脚为I2C模式

  };

}

 

发送数据以BH1710写入指令函数为例，向I2C从设备写入1字节数据，格式及代码如下：

Start

SlaveAddress

W

ACK

Data

ACK

Stop

 

void BH_WriteCmd(unsigned char Cmd)

{

  while (I2CDCTL&I2CBUSY);        

                                        

  I2CBufferArray[0] = Cmd;

  PtrTransmit = 0;                        

 

  I2C_WriteMod();

  I2CNDAT = 1;                            

                                          

  I2CTCTL |= I2CSTT;                      

                                         

  __bis_SR_register(LPM0_bits + GIE);      

  I2CTCTL |= I2CSTP;                       

  while(I2CTCTL & I2CSTP);               

}

其中I2CNDAT用于指定发送数据的字节数，I2CSTT位设定开始发送， I2CSTP位设定发送结束。在这里，发送函数只是将数据填入缓存中，实际的发送过程在__interrupt void ISR_I2C(void) 中断函数中完成，而在等待发送中断的过程中，系统进入LPM0休眠，整个过程为阻塞式。

 

读取函数与发送函数类似，依然已BH1710为例：

unsigned int BH_Resualt(void)

{

  unsigned char byteHight,byteLow;

  while (I2CDCTL&I2CBUSY);                  //等待I2C模块空闲

 

  I2C_ReadMod();

  I2CNDAT = 2;                              //读取2字节

  I2CTCTL |= I2CSTT;                        //发送Start开始接收

 

  __bis_SR_register(LPM0_bits + GIE);       //进入休眠等待

  byteHight = I2CBuffer;  //高位数据

  __bis_SR_register(LPM0_bits + GIE);

  byteLow = I2CBuffer;    //低位数据

 

  I2CTCTL |= I2CSTP;                        //发送Stop结束接收

  while(I2CTCTL & I2CSTP);                  //等待Stop发送完毕

 

  return ((((unsigned int)byteHight)<<8)+byteLow);//合成数据

}

需要注意的是，BH1710一次返回两个字节数据，需令I2CNDAT = 2，同时在读完一次缓存后再读取下一个。

对于AT24C02，读取方式有任意地址和当前地址读取的差别，可以参见工程代码。

最后是中断函数：

#pragma vector=USART0TX_VECTOR

__interrupt void ISR_I2C(void)

{

  switch (__even_in_range(I2CIV, I2CIV_STT))

  {

     case I2CIV_RXRDY:   //接收就绪 (RXRDYIFG)

      I2CBuffer = I2CDRB;                   //读取数据，跳出休眠

      __bic_SR_register_on_exit(LPM0_bits);

      break;

    case I2CIV_TXRDY:   //发送就绪 (TXRDYIFG)

      while(!(I2CDCTL & I2CTXUDF));         //等待上一个数据发送完毕

      I2CDRB = I2CBufferArray[PtrTransmit]; //发送Buff中的数据

      PtrTransmit--;

      if (PtrTransmit < 0)                  //PtrTransmit为发送数据个数的自减计数器，减完表示发送结束

      {

        I2CIE &= ~TXRDYIE;                  //最后清标志位

        I2CIFG &= ~TXRDYIFG;               

        __bic_SR_register_on_exit(LPM0_bits);

      }

      break;

  }

}

I2C的中断变量就是串口发送中断USART0TX_VECTOR，这里只用到了RXRDY 和TXRDY，其他的中断标志位判断已包含在工程文件里，需要时可添加相应代码。这里的接收缓存I2CBuffer只能存储一个字节数据，接收多个字节时需要多次接收，有大量数据接收需要的童鞋可以改成数组的形式，操作方法同I2CBufferArray[]。

 

参考：Interfacing an EEPROM via I2C Using the MSP430

      MSP430x1xx User's Guide

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