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基于C2000利用GPIO模拟I2C控制被控芯片的解决方案

1460 C2000

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 I2C作为一种简单的数字通讯方式，仅需要两根数据线就可以完成近距离主机（Master）与从机(Slave)之间的通讯，节省了MCU引脚以及额外的逻辑芯片，简化了PCB布板难度，因此得到了广泛的应用。近年来，ti也推出了越来越多支持I2C通讯功能的芯片，大大简化了芯片与MCU之间的通讯，方便了系统的设计。但在实际应用中，针对性能要求较低的应用场合，通常选择外设较为简单的低端主控MCU，可能并不具备I2C接口。对于此类应用，可以通过MCU的IO口进行I2C模拟，与被控器件建立通讯，达到发送控制指令、读取内部寄存器的目的。即使在I2C接口缺失的情况下也能够充分发挥器件的全部功能。本文基于C2000提供了一种利用GPIO模拟I2C控制被控芯片的解决方案，并附有完整例程。对于绝大多数采用标准I2C通信协议以及部分采用SMBus的芯片均具有参考意义。基于其它MCU的方案也可参考该例程进行移植。 0
2020-12-24 07:11:41　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × Elva_chen 该类别下有 5 个回答。邀请回答 cmh25 该类别下有 5 个回答。邀请回答风动影随该类别下有 5 个回答。邀请回答 uwuefsdf 该类别下有 5 个回答。邀请回答 60user48 该类别下有 5 个回答。邀请回答 billbian 该类别下有 5 个回答。邀请回答蟹蟹蟹蟹该类别下有 4 个回答。邀请回答 tozhyan 该类别下有 4 个回答。邀请回答 zkzk196599 该类别下有 4 个回答。邀请回答 hvyweyrrwwrr 该类别下有 4 个回答。邀请回答 Oo一笑该类别下有 4 个回答。邀请回答 dechun28448 该类别下有 4 个回答。邀请回答 huhuiyun 该类别下有 4 个回答。邀请回答 freedom0zh 该类别下有 4 个回答。邀请回答 60user106 该类别下有 4 个回答。邀请回答 h1654155602.2407 该类别下有 4 个回答。邀请回答 qa110 该类别下有 4 个回答。邀请回答 sdgsgsgs 该类别下有 4 个回答。邀请回答梅子74 该类别下有 4 个回答。邀请回答 q11234867845 该类别下有 3 个回答。邀请回答举报董达勇相关推荐 • C2000系列芯片的RAM在线诊断方法有哪些？ 1154 • gpio引脚复用i2c功能 3293 • C2000 LAUNCHPAD 怎么unlock 1567 • 如何使用I2C总线来控制EEPROM芯片 1580 • stm32f4软件模拟I2C读写EEPROM无器件响应是什么原因造成的？ 252 • C2000资料 1587 • 如何使用与I2C和GPIO相同的引脚？ 2458 • CC3200的GPIO模拟I2C协议读数据出错？ 2699 • 用CC2640的GPIO来模拟I2C进行数据采集，应该怎么配置GPIO？ 5867 • 求助 i2c通信收不到应答信号 8743 4个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 I2C 通讯协议与GPIO模拟 I2C总线由两条双向信号线构成，分别为数据线（SDA）以及时钟线（SCL），分别用电阻进行上拉，以实现高低电平之间的切换，进行设备之间的数据交交换。I2C允许的工作电压范围较为宽泛，典型电压基准为+3.3V或+5V。常见的I2C总线速率分为以下几种模式：标准模式（100Kbit/s）、快速模式（400Kbit/s）以及高速模式（3.4Mbit/s）等。如图为典型的I2C连接示意图：图1 I2C连接示意图如图2为典型的I2C通讯帧格式示意图。一帧完整的数据发送主要包括起始位、地址位、读/写位、ACK/NCK位、数据位等。下面对各部分进行简要的讲解，并介绍如何通过C2000进行实现。图2 I2C连接示意图 1.1 起始及结束指令当某个设备在I2C总线上被配置为主机（Master），该设备可以发送起始及结束信号用来发起或结束一次I2C通信，母线电平示意图如图2所示。起始信号：在SCL为高电平期间，SDA由高电平转换为低电平。结束信号：在SCL为高电平期间，SDA由低电平转换为高电平。图3 I2C通讯起始及结束信号在C2000中，可以通过以下代码实现起始信号的发送。其中SCL及SDA分别代表用C2000 GPIO模拟的SDA及SCL总线，具体定义请参考例程部分。 void I2C_Start(void) { Delay(I2CDelay); SCL_High(); // Set the SCL SDA_High(); // Set the SDA Delay(I2CDelay); SDA_Low(); // Clear the SDA while SCL is high indicates the start signal Delay(I2CDelay); SCL_Low(); // Clear the SCL to get ready to transmit } 可以参考以下代码实现结束信号的发送： void I2C_Finish(void) { SDA_Low(); // Clear the SDA SCL_Low(); // Clear the SCL Delay(I2CDelay); SCL_High(); // Set the SCL Delay(I2CDelay); SDA_High(); // Set the SDA while SCL is high indicates the finish signal } 1.2 数据位及地址位 I2C通讯的数据位通常由1-8的数据构成，在主机进行数据的发送以及读取期间，SCL总线时钟信号时钟仍由主机发出，每个SCL高电平期间对应一位数据。在SCL高电平期间，都应该保持SDA上的数据正确，因此在实际的应用中，通常使得SDA的高电平脉宽宽于SCL。地址位的发送与数据位类似，实际的操作中可以将设备的7位地址位+1位读写位作为一个8位字节进行整体的发送。以BQ25703A为例，默认设备地址为0x6B(7bit)。则在进行读操作时，所要发送的字节为0xD7(1101011b+1b)；进行写操作时，所要发送的整体字节为0XD6 (1101011b+0b)。数据位及地址位的发送均可参考以下发送一个8位byte的实现方法： void I2C_Send_Byte(unsigned char txd) { int t; SDA_Output(); // Config SDA GPIO as output SCL_Low(); // Clear the SCL to get ready to transmit txd&=0X00FF; // Get the lower 8 bits for(t=0;t<8;t++) { SDA_Data_Register = (txd&0x80)>>7; // Send the LSB txd<<=1; Delay(I2CDelay/2); SCL_High(); // Set the SCL Delay(I2CDelay); SCL_Low(); // Clear the SCL Delay(I2CDelay/2); } } 1.3 ACK/NACK指令 Acknowledge（ACK）以及Not Acknowledge（NACK）指令通常发生在一个byte发送结束之后，用于标志一个byte发送的成功或失败。特别需要注意的是，即使是在ACK时钟周期期间，SCL总线时钟信号也是由主机产生的。 ACK: 当一次发送结束，主机释放SDA总线。若发送成功，从机在第9个时钟周期内拉低SDA总线，并在整个高电平期间保持。 NACK: 当一次发送结束，主机释放SDA总线。若发送失败，在第9个时钟周期内SDA始终处于高电平。在通讯中作为主机的MCU通常只需要实现NACK的发送以及ACK信号的等待，具体可参考以下程序： void I2C_NAck(void) { SCL_Low(); // Clear the SCL to get ready to transmit SDA_Low() ; // Clear the SDA Delay(I2CDelay); SCL_High(); // Set the SCL Delay(I2CDelay); SCL_Low(); // Clear the SCL Delay(I2CDelay); } Uint16 I2C_Wait_Ack(void) { int ErrTime=0; int ReadAck=0; SDA_Input(); // Config SDA GPIO as Input Delay(I2CDelay); SCL_High(); // Set the SCL and wait for ACK while(1) { ReadAck = SDA_Data_Register ; // Read the input if(ReadAck) { ErrTime++; if(ErrTime>ErrLimit) { //Error handler:Set error flag, retry or stop. //Define by users return 1; } } if(ReadAck==0) // Receive a ACK { Delay(I2CDelay); SCL_Low(); // Clear the SCL for Next Transmit return 0; } } } 基于以上几个基本的I2C通讯操作，就可以发送一个完整I2C数据帧，实现基本的I2C通讯功能，构建了利用GPIO口模拟I2C进行芯片控制的基础。

2020-12-24 14:31:47 评论举报徐婷婷

答案对人有帮助，有参考价值 0 I2C模拟器件寄存器写入与读取在构建了基本的I2C通讯功能之后，就可以利用I2C通讯对Slave进行控制或状态的读取，其本质就是对Slave的内部寄存器进行读写操作。下面以一个典型的带有I2C功能的8位寄存器芯片为例，介绍如何利用前文的基础I2C模拟函数对芯片的内部寄存器进行写入和读取。 I2C 写入：要进行一次I2C写入，MCU首先要发送一个起始位以及一个由7位slave地址位和读写位（0b）组成的8位硬件写地址，而后释放SDA总线。若地址正确，slave将拉低SDA发送一个ACK。此后，MCU发送写入寄存器的地址，并等待slave返回的ACK。响应后，MCU发送8位数据，并在收到ACK响应后发送停止位。图4 I2C写入寄存器帧格式具体实现方法可以参考以下代码： void I2C_Write_Register(unsigned char Device, unsigned char Register,unsigned char Value) { I2C_Start(); I2C_Send_Byte(Device); //Send the device address I2C_Wait_Ack(); //Wait for the ack signal I2C_Send_Byte(Register); //Send the register address I2C_Wait_Ack(); //Wait for the ack signal I2C_Send_Byte(Value); //Send register value I2C_Wait_Ack(); I2C_Finish(); } I2C读取：要读取Slave的内部寄存器，MCU首先要与Slave进行一次通信，告知Slave读取的目标寄存器，该过程与进行写入操作类似。MCU首先发送起始位、8位Slave写地址，并在ACK信号后发送8位的目标寄存器地址。在Slave响应该地址后，MCU重新发送一次起始位，以及8位Slave读地址（7位地址+1b），ACK响应后MCU释放SDA总线，并继续发送SCL时钟信号读取SDA上的内容。接收完成后，MCU 发送NACK位以及STOP位结束一次寄存器读取操作。图5 I2C读取寄存器帧格式 8位Byte的读方法可以参考以下代码： unsigned char I2C_Read_Byte(void) { int t,rxData; unsigned char receive; SDA_Input(); for(t=0;t<8;t++) { SCL_Low(); // Clear the SCL Delay(I2CDelay); SCL_High(); // Set the SCL receive<<=1; rxData = SDA_Data_Register ; if(rxData) { receive++; } Delay(I2CDelay); } return receive; } 寄存器的读方法可以参考以下代码： unsigned char I2C_Read_Register(unsigned char Device_Write,unsigned char Device_Read, unsigned char Register) { unsigned char ReadData; I2C_Start(); I2C_Send_Byte(Device_Write); //Send the device address I2C_Wait_Ack(); //Wait for the ack signal I2C_Send_Byte(Register); //Send the register address I2C_Wait_Ack(); //Wait for the ack signal I2C_Start(); I2C_Send_Byte(Device_Read); //Send register value I2C_Wait_Ack(); SDA_High(); // Set the SDA ReadData = I2C_Read_Byte(); I2C_NAck(); Delay(1); I2C_Finish(); return ReadData; }

2020-12-24 14:32:07 评论举报金果子

参考例程
本文附带的例程中包含了完整GPIO模拟I2C通讯的头文件以及函数，下面对例程中的主要内容进行介绍，以方便读者理解。

图6 I2C通讯程序架构
3.1宏定义
1）定义硬件通讯通讯地址及寄存器地址：

#define Device_Address_Write 0xC0
#define Device_Address_Read 0xC1
#define REG_1 0x01
#define REG_2 0x02
#define REG_3 0x03
#define REG_4 0x04

[tr]Device_Address_Write
硬件写地址：默认地址0x60(7bit)+0b
[/tr]

Device_Address_Read	硬件读地址：默认地址0x60(7bit)+0b
REG_1 - 4	硬件内部寄存器地址

表1 硬件读写地址及寄存器地址
在调用此代码时，只需在.h文件依照所用器件实际情况修改硬件地址及各寄存器地址，就可以很方便地调用相关函数。
2）定义I2C通讯速率

#define I2CDelay 1 // Define to configure I2C rate

[tr]I2CDelay
I2C通讯时钟高低电平时间
[/tr]
表2 I2C通讯速率
通过改变I2CDelay可以设置I2C通讯时钟的高低电平持续时间，进而改变I2C的通讯速率。实际应用中，该值可以通过实际测试进行调整，以达到理想的通讯速率。
3）定义IO口动作

#define SDA_High() {GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO7 = 1;EALLOW;GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO7=1;EDIS;}
#define SDA_Low() {GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO7 = 1;EALLOW;GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO7=1;EDIS;}//To clear the SDA line. Disable protection for writing register
#define SDA_Input() {EALLOW;GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO7=0;EDIS;} // SDA DIR=Input
#define SDA_Output(){EALLOW;GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO7=1;EDIS;} // SDA DIR=Output
#define SDA_Data_Register GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO7
#define SCL_High() {GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO6 = 1;} //Set the SCL line
#define SCL_Low() {GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO6 = 1;} //Clear the SCL line

[tr]SDA_High()
将SDA对应GPIO置1
[/tr]

SDA_Low()	将SDA对应GPIO置1
SDA_Input	将SDA对应GPIO设为输入状态
SDA_Output	将SDA对应GPIO设为输出状态
SDA_Data_Register	SDA对应GPIO数据寄存器
SCL_High()	将SCL对应GPIO置1
SCL_Low()	将SCL对应GPIO置0

表3 IO口动作宏定义
将GPIO口的动作以宏定义的形式定义为SDA、SCL的动作，以增强代码的可读性。在进行程序移植时，只需要根据单片机实际情况将宏定义内的代码更换成对应GPIO口动作的代码，不需要对程序其他部分进行改动。其中EALLOW/EDIS语句是TI C2000产品改变GPIO口方向时需要解除相应的保护，请根据具体情况进行改动。
4）定义Delay函数

#define Delay(A) DELAY_US(A)

Delay()函数用于进行程序中SDA、SCL的高低电平延时，在例程中实际被定义成DELAY_US（）函数。在移植过程需要根据实际情况修改宏定义，更改成适用用户MCU的延时函数，不需要对后续程序进行修改。
3.2 I2C通讯功能函数

void I2C_Start(void);
void I2C_Finish(void);
Uint16 I2C_Wait_Ack(void);
void I2C_NAck(void);
void I2C_Send_Byte(unsigned char xtd);
unsigned char I2C_Read_Byte(void);

[tr]函数名称功能描述[/tr]

void I2C_Start(void)	发送I2C通讯起始信号
void I2C_Finish(void)	发送I2C通讯结束信号
Uint16 I2C_Wait_Ack(void)	等待Ack应答信号，返回接收状态
void I2C_NAck(void)	发送一个NAck信号，用于寄存器读取
void I2C_Send_Byte(unsigned char xtd)	发送一个字节
unsigned char I2C_Read_Byte(void)	读取一个字节
void Gpio_setup(void)	GPIO口配置
void I2C_Write_Register(unsigned char Device, unsigned char Register, unsigned char value)	I2C 写寄存器函数
void I2C_Read_Register(unsigned char Device_Write, unsigned char Device_Read, unsigned char Register)	I2C 读寄存器函数

表4 I2C通讯函数

2020-12-24 14:32:25 评论

王玉珍

答案对人有帮助，有参考价值 0 针对由于MCU缺少I2C接口而不能直接使用I2C与外围芯片进行通讯的问题，本文给出了使用IO模拟I2C接口的方法。首先，从I2C协议入手对数据帧中各个位的逻辑电平进行了详细介绍，并给出基于C2000 GPIO的具体实现方法；在此基础上，以常见的8位I2C通讯Slave为例介绍了内部寄存器的读取逻辑，并给出了实现方法。最后，针对附带的参考例程内容进行了介绍，方便读者参考例程，其它MCU也可以在本例程上进行快速的移植。本文为使用IO模拟I2C需求给出了一种有效的解决方案。

2020-12-24 14:32:36 评论举报张玲