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2020年04月25日 | PIC单片机之I2C通信（主模式）

2020-04-25 来源：eefocus

我们今天来讲I2C通信。那I2C通信的特点是什么能。我们一般使用的串口（半双工异步串行通信）与I2C 有什么区别呢。

串口（半双工异步串行通信）：就是好像朋友在对话。我可以主动和你讲话，你也可以主动和我讲话。

I2C：就好像上下级对话。一个领导面对一个或者多个员工。只有领导主动说话的份儿，下面的员工不能主动说话。只有领导问了，员工才能答。

I2C通信

I2C通信只需要两个引脚一个数据线，一个时钟线。数据线顾名思义就是用来传递数据的。时钟线是来决定数据传输的速度。当时钟线为高电平时，数据线上的数据才会被认为是有效的。

数据线的数据有四种状态：高电平，低电平，下降沿（高电平变低电平），上升沿（低电平变高电平）。

当时钟线为高电平时候这四种状态分别代表：1,0,起始位，停止位。

如果我们发送的数据为十六进制的0x88即是二进制为10001000的数据是怎么发送的呢？我们就以此为例一步步讲解。

1、常态

在不发送任何数据的时候数据线和时钟线都为高电平。一般为了保证能带动128个从设备。大部分芯片的I2C通信接口都是用开漏输出（只能接通地不能输出高电平），所以数据线和时钟线都要加上拉电阻。

2、起始

当开始发送数据的时候时钟线为高同时数据线从高电平变低电平，代表开始发送数据。

3、发送数据

发送完起始位后时钟线变为低电平，在发送每一位的数据之前时钟线有一段低电平，主要的作用是给数据线做电平变化用的。

我们现在要发送的第一个位是 1。

1、时钟线为低，同时数据线从低电平变成高电平。

2、接着时钟线变为高电平，此时接收方得知时钟线为高，便查看数据线为高电平说明数据为 “1”。

3、我们要发送的下一个位为0。时钟线再变为低，同时数据线从高电平变成低电平。

4、接着时钟线再变为高电平，此时接收方得知时钟线为高，便查看数据线为低电平说明数据为"0"。

5、再下一个为还为0。时钟线再变为低，同时数据线一直保持低电平不变。

6、接着时钟线再变为高电平，此时接收方得知时钟线为高，便查看数据线为低电平说明数据为”0“。

以此类推直到发送完所有的位。

4，应答（ACK）

当接收方接收完一个字节的数据就要告诉对方我收到了。接收方如果接收到数据则控制数据线输出低电平。否则为高电平。

5，停止

没有下一个字节要发送，最后时钟线变为高电平后，数据线从低电平变为高电平。代表数据发送停止。

实例讲解：使用单片机使用 RSM2257 电子音量控制芯片来控制音量。一个按键按下，声音变大，一个按键按下，声音变小。在加上一个按键，控制一个LED亮灭的程序。而且音量掉电保存。

介绍RSM2257.

子地址

在I2C通信中每一个从设备都有个子地址，因为I2C支持一主多从，也就是说有一个主机可以连接多个从机。每个从机，都有个地址。就好像每个人的名字一样来区分不同的设备。下面是RSM2257接口协议,首先先发送RSM2257 设备地址 10001000.然后再发送数据。

数据

RSM2257的数据是用来表示音量大小的。我们控制两个音频通道，以10dB为单位降低或增加音量。从功能设置位表格中可知数据为 11100B2B1B0.

B2B1B0的数值决定了音量。请详见衰减设置位。

单片机I2C通信初始化设置

1、设置端口为输入

TRISC0 = input;

TRISC1 = input;

2、设置模式

我们设置ssp1控制寄存器的 SSP1M<3:0>.我们需要的是I2C主模式。设置如下

SSP1CON1bits.SSPM0 = 0;

SSP1CON1bits.SSPM1 = 0;

SSP1CON1bits.SSPM2 = 0;

SSP1CON1bits.SSPM3 = 1;// I2C Master mode ,clock=Fosc/(4*(SSPxADD+1))

3、设置时钟线频率RSM2257最大为100KHZ，我选择设置为50KHZ.

使用计算公式clock=Fosc/(4*(SSPxADD+1)) 计算出SSP1ADD的值为0x9F;

SSP1ADD=0x9F;

4、开启I2C通信

SSP1CON1bits.SSPEN = 1;

单片机I2C发送程序

1、发送起始位

SSP1CON2bits.SEN = 1;//Start condition

while(SSP1CON2bits.SEN == 1);//waiting for Start condition completed.

2、发送地址

PIR1bits.SSP1IF = 0;

SSP1BUF = 0x88;//Device Address

while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

PIR1bits.SSP1IF = 0;

// ~ACK 我们不理会接收方有没有应答。

3、发送 10db音量控制的数据

SSP1BUF = tx_data;//Data 10db level

while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

PIR1bits.SSP1IF = 0;

4、发送1db音量控制的数据

// ~ACK

SSP1BUF = 0xD0;//Data 1db level

while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

PIR1bits.SSP1IF = 0;

5、发送停止位

// ~ACK

SSP1CON2bits.PEN = 1;//Stop condition

关于I2C通信协议，RSM2257，PIC MSSP 模块设置成I2C，更详细的内容就必须去看数据手册了。

实例程序：程序分为main.c 和 define.h两个文件芯片PIC16LF1823,开发环境MPLAB X IDE.

define.h文件

/**********RA*********/

//B'1111,1000'H F8

#define LED_SW RA5//IN

#define UP_SW RA4//IN

#define DOWN_SW RA3//IN

#define LED RA2//OUT

//RA1

//RA0

/**********RC***********/

//H FF

//RC0 SCL

//RC1 SDA

#define input 1

#define LED_VALUE 1

#define UP_VALUE 2

#define DOWN_VALUE 3

#define key_delay 300

main.c文件

#include

#include"define.h"

__CONFIG(FOSC_INTOSC&WDTE_OFF&PWRTE_ON&MCLRE_OFF&CP_ON&CPD_OFF&BOREN_ON

&CLKOUTEN_OFF&IESO_ON&FCMEN_ON);

__CONFIG(PLLEN_OFF&LVP_OFF) ;

void tx_pro(unsigned char tx_db);

unsigned char DB_VALUE;

void init_fosc(void)

{

OSCCON = 0xF0;//32MHZ

}

void init_gpio(void)

{

PORTA=0;

LATA =0;

ANSELA=0x00;

TRISA =0xF8;

PORTC=0;

LATC=0;

ANSELC = 0x00;

TRISC =0xFF;

}

void init_i2c_master()

{

TRISC0 = input;

TRISC1 = input;

SSP1CON1bits.SSPM0 = 0;

SSP1CON1bits.SSPM1 = 0;

SSP1CON1bits.SSPM2 = 0;

SSP1CON1bits.SSPM3 = 1;// I2C Master mode ,clock=Fosc/(4*(SSPxADD+1))

SSP1STATbits.SMP = 1;

SSP1ADD = 0x9F;//SCL CLOCK Frequency 50KHZ

SSP1CON1bits.SSPEN = 1;

}

void i2c_master_tx(unsigned char tx_data)

{

SSP1CON2bits.SEN = 1;//Start condition

while(SSP1CON2bits.SEN == 1);//waiting for Start condition completed.

PIR1bits.SSP1IF = 0;

SSP1BUF = 0x88;//Device Address

while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

PIR1bits.SSP1IF = 0;

// ~ACK

SSP1BUF = tx_data;//Data 10db level

while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

PIR1bits.SSP1IF = 0;

// ~ACK

SSP1BUF = 0xD0;//Data 1db level

while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

PIR1bits.SSP1IF = 0;

// ~ACK

SSP1CON2bits.PEN = 1;//Stop condition

}

void delay(unsigned int n)

{

while(n--);

}

unsigned char key_board(void)

{

if(LED_SW==1)

{

delay(key_delay);

if(LED_SW==1)

{

while(LED_SW==1);

return LED_VALUE;

}

if(UP_SW==1)

{

delay(key_delay);

if(UP_SW==1)

{

while(UP_SW==1);

return UP_VALUE;

}

if(DOWN_SW==1)

{

delay(key_delay);

if(DOWN_SW==1)

{

while(DOWN_SW==1);

return DOWN_VALUE;

}

return 0;

}

void DB_INC(void)

{

if(DB_VALUE < 7)

{

DB_VALUE++;

eeprom_write(0x00, DB_VALUE);//将音量值保存到EEPROM这样掉电后数据也不会丢失。

tx_pro(DB_VALUE);

}

void DB_DEC(void)

{

if(DB_VALUE > 0)

{

DB_VALUE --;

eeprom_write(0x00, DB_VALUE);

tx_pro(DB_VALUE);

}

void tx_pro(unsigned char tx_db)

{

tx_db |= 0xE0; //将高三位设置为1。表示两个音频通道，以10dB为单位降低或增加音量

i2c_master_tx(tx_db);//I2C发送数据程序

}

int main(int argc, char** argv) {

unsigned char keyvalue;

init_fosc();

init_gpio();

init_i2c_master();

LED=0;

DB_VALUE= eeprom_read(0x00);//读eeprom 中保存的音量值

if(DB_VALUE > 7)//如果之前没有设置过则音量不衰减

{

DB_VALUE = 0;

}

tx_pro(DB_VALUE);//用I2C通信设置RSM2257的音量

while(1)

{

keyvalue=key_board();//判断按键程序，

switch(keyvalue)

{

case LED_VALUE://LED按键按下

{

LED = ~LED;

};break;

case UP_VALUE://音量加

{

DB_INC();

};break;

case DOWN_VALUE://音量减

{

DB_DEC();

};break;

}

PIC单片机 I2C通信主模式

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