2021年02月20日 | MSP430硬件I2C使用方法——以BH1710和AT24C

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