12、PIC系列-I2C通讯模块

PIC系列-I2C通讯模块

1、PIC32参考资源

2、IIC通讯简介

3、控制和状态寄存器

4、I2C总线协议

5、用Harmony生成I2C工程代码

6、实际代码分析

7、实验验证

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1、PIC32参考资源

PIC32系列参考手册 中文版  链接地址：PIC32系列参考手册 第24章 I2C模块

2、IIC通讯简介

I2C模块是用于同其他外设或单片机器件进行通信的串行接口。可在以下任意 I2C系统中工作：

• 作为从器件

• 在单主机系统中作为主器件 （从器件也可同时工作）

• 在多主机系统中作为主 / 从器件 （提供总线冲突检测和仲裁）

相互独立的I2C主器件逻辑和I2C从器件逻辑，它们根据各自的事件产生中断。

 I2C模块具有以下主要特性：

• 主器件和从器件逻辑相互独立

• 支持多主机系统，可以防止在仲裁时丢失报文

• 在从模式下可检测 7 位和 10 位器件地址，并可配置地址掩码

• 检测I2C协议中定义的广播呼叫地址

• 具有自动 SCLx 时钟延长功能，为处理器提供延时以响应从器件的数据请求

• 支持 100 kHz 和 400 kHz 总线规范

• 支持严格I2C保留地址规则

3、控制和状态寄存器

PIC32MX I2C模块包含以下特殊功能寄存器

• I2CxCON：I2C模块控制寄存器

• I2CxSTAT：I2C模块状态寄存器

• I2CxMSK ：地址掩码寄存器（指定 I2CxADD 中的哪些位可以忽略，从而提供了多地址支持）

• I2CxRCV：接收缓冲寄存器 （只读）

• I2CxTRN：发送寄存器 （读 / 写）

• I2CxADD：地址寄存器 （保存从器件地址）

• I2CxBRG：波特率发生器重载寄存器（保存I2C模块波特率发生器的波特率发生器重载值）

每个 I 2 C 模块还具有以下用于中断控制的相关位：

• I2CxMIF：主器件中断标志状态位 （在 IFC0 和 IFC1 INT 寄存器中）

• I2CxSIF：从器件中断标志状态位 （在 IFS0 和 IFS1 INT 寄存器中）

• I2CxBIF：总线冲突中断标志状态位 （在 IFS0 和 IFS1 INT 寄存器中）

• I2CxMIE：主器件中断允许控制位 （在 IEC0 和 IEC1 INT 寄存器中）

• I2CxSIE：从器件中断允许控制位 （在 IEC0 和 IEC1 INT 寄存器中）

• I2CxBIE：总线冲突中断允许控制位 （在 IEC0 和 IEC1 INT 寄存器中）

• I2CxIP<2:0>：中断优先级控制位 （在 IPC6 和 IPC8 INT 寄存器中）

• I2CxIS<1:0>：中断子优先级控制位 （在 IPC6 和 IPC8 INT 寄存器中）

I2CXCON ：I2C控制寄存器

 bit 15 ON：I2C使能位

1 = 使能 I2C模块，并将 SDA 和 SCL 引脚配置为串口引脚

0 = 禁止 I 2 C 模块；所有 I 2 C 引脚由端口功能控制

注： 使用 1:1 PBCLK 分频比时，在清零模块 ON 位的指令之后，用户的软件不应立即在 SYSCLK周期中读 / 写外设的 SFR。

bit 14 FRZ ：DEBUG（调试）模式冻结控制位（仅在 DEBUG（调试）模式下可读 / 写；其他情况下读为 0）

1 = 处于DEBUG（调试）模式时模块停止工作

0 = 处于DEBUG（调试）模式时模块不停止工作

注： FRZ 仅在调试异常模式下可写，在正常模式下强制为 0。

bit 13 SIDL ：IDLE （空闲）模式停止位

1 = 当器件进入 IDLE （空闲）模式时，模块停止工作

0 = 在 IDLE （空闲）模式下模块继续工作

bit 12 SCLREL：SCL 释放控制位 仅适用于 I 2 C 从模式，模块复位和 （ON = 0）会设置 SCLREL = 1

如果 STREN = 0：

1 = 释放时钟

0 = 保持时钟为低电平 （时钟延长）

注： 在从器件发送开始时自动清零。

如果 STREN = 1：

1 = 释放时钟

0 = 保持时钟为低电平（时钟延长）。用户可以将该位设定为 0，强制在下一次 SCL 低电平时产生时钟延长。

注： 在从器件发送开始时自动清零；在从器件接收结束时自动清零。

bit 11 STRICT ：严格 I 2 C 保留地址规则使能位

1 = 强制实行严格保留寻址规则。器件不响应保留地址空间或产生处于保留地址空间中的地址。

0 = 不使能严格 I 2 C 保留地址规则

bit 10 A10M ：10 位从器件地址标志位

1 = I2CxADD 为 10 位从器件地址

0 = I2CxADD 为 7 位从器件地址

bit 9 DISSLW ：压摆率控制禁止位

1 = 标准速度模式下禁止压摆率控制 （100 kHz）； 1 MHz 模式下也禁止

0 = 高速模式下使能压摆率控制 （400 kHz）

bit 8 SMEN ：SMBus 输入电平禁止位

1 = 使能输入逻辑以使门限值符合 SMBus 规范

0 = 禁止 SMBus 特定输入

bit 7 GCEN ：广播呼叫使能位，仅适用于 I 2 C 从模式

1 = 允许在 I2CSR 中接收到广播呼叫地址时产生中断。已使能模块接收。

0 = 禁止广播呼叫地址

bit 6 STREN ：SCL 时钟延长使能位，仅适用于 I 2 C 从模式；与 SCLREL 位配合使用。

1 = 使能时钟延长

0 = 禁止时钟延长

bit 5 ACKDT ：应答数据位

仅适用于I 2 C主模式；适用于主模式接收期间。当用户在接收结束时发出一个应答序列时将发送的值。

1 = 发送 NACK

0 = 发送 ACK

bit 4 ACKEN ：应答序列使能位，仅适用于 I 2 C 主模式；适用于主模式接收期间

1 = 在 SDA 和 SCL 引脚上发出应答序列，并发送 ACKDT数据位；由模块清零

0 = 应答序列空闲

bit 3 RCEN ：接收使能位，仅适用于 I 2 C 主模式

1 = 使能 I 2 C 接收模式，在接收完 8 位数据字节时由模块自动清零

0 = 接收序列不在进行中

bit 2 PEN ：停止条件使能位，仅适用于 I 2 C 主模式

1 = 在 SDA 和 SCL 引脚上发出停止条件；由模块清零

0 = 停止条件空闲

bit 1 RSEN ：重复启动条件使能位，仅适用于 I 2 C 主模式

1 = 在 SDA 和 SCL 引脚上发出重复启动条件；由模块清零

0 = 重复启动条件空闲

bit 0 SEN ：启动条件使能位，仅适用于 I 2 C 主模式

1 = 在 SDA 和 SCL 引脚上发出启动条件；由模块清零

0 = 启动条件空闲

I2CXSTAT：I2C状态寄存器

 bit 15 ACKSTAT ：应答状态位

适用于 I 2 C 主模式和从模式；适用于发送和接收操作。

1 = 未接收到应答

0 = 接收到应答

bit 14 TRSTAT ：发送状态位

仅适用于 I 2 C 主模式；适用于主发送模式。

1 = 主器件正在进行发送 （8 位 + ACK）

0 = 主器件不在进行发送

bit 13-11 保留：写入 0 ；忽略读操作

bit 10 BCL ：主器件总线冲突检测位

当 I 2 C 模块被禁止 （ON = 0）时清零。

1 = 主器件工作期间检测到总线冲突

0 = 未检测到冲突

bit 9 GCSTAT ：广播呼叫状态位，在检测到停止条件之后清零。

1 = 接收到广播呼叫地址

0 = 未接收到广播呼叫地址

bit 8 ADD10：10 位地址状态位，在检测到停止条件之后清零。

1 = 10 位地址匹配

0 = 10 位地址不匹配

bit 7 IWCOL ：写冲突检测位

1 = 因为 I 2 C 模块忙，尝试写 I2CxTRN 寄存器失败。必须用软件清零。

0 = 未发生冲突

bit 6 I2COV ：I 2 C 接收溢出状态位

1 = 当 I2CxRCV 寄存器仍然保存原先字节的情况下接收到了新字节。在发送模式下 I2COV 为 “无关位”。必须用软件清零。

0 = 未溢出

bit 5 D/A ：数据 / 地址位，仅对从模式操作有效。

1 = 指示上次接收或发送的字节为数据

0 = 指示上次接收或发送的字节为地址

bit 4 P ：停止位

当检测到启动、重复启动或停止条件时更新；当 I 2 C 模块被禁止 （ON = 0）时清零。

1 = 指示上次检测到停止位

0 = 上次未检测到停止位

bit 3 S ：启动位

当检测到启动、重复启动或停止条件时更新；当 I 2 C 模块被禁止 （ON = 0）时清零。

1 = 指示上次检测到启动 （或重复启动）位

0 = 上次未检测到启动位

bit 2 R/W ：读 / 写信息位，仅对从模式操作有效。

1 = 读——指示数据传输自从器件输出

0 = 写——指示数据传输输入到从器件

bit 1 RBF ： 接收缓冲区满状态位

1 = 接收完成； I2CxRCV 为满

0 = 接收未完成； I2CxRCV 为空

bit 0 TBF ： 发送缓冲区满状态位

1 = 发送正在进行中； I2CxTRN 为满 （8 位数据）

0 = 发送完成； I2CxTRN 为空

I2CXADD ：I 2 C 从器件地址寄存器

 bit 9-0 ADD<9:0> ：I 2 C 从器件地址位，主模式或从模式

I2CXMSK ：I 2 C 地址掩码寄存器

 bit 9-0 MSK<9:0> ：I 2 C 地址掩码位

1 = 将传入地址匹配序列中的特定位单元强制设为 “无关位”。

0 = 地址位单元必须与传入的 I 2 C 地址匹配序列匹配。