STC8G之硬件I2C接口

简介

STC8G系列单片机拥有一个I2C接口。它支持主机模式和从机模式。本文主要介绍主机模式。

I2C相关寄存器

引脚重映射

I2C接口所使用的SDA和SCL引脚可以在多组引脚中切换。方便PCB布线。

通过P_SW2[5:4]来选择I2C接口使用的引脚组。例如对于STC8G1K08-20PIN来说，有如下两种选择：

P_SW2[5:4]	SCL	SDA
00	P15	P14
11	P32	P33

主机模式

主机模式配置：通过I2CCFG寄存器来配置为主机模式。

• I2CCFG.bit7：置1，使能I2C接口
• I2CCFG.bit6：置1，设置为主机模式

主机总线速度设置 ： ，其中Sysclk为CPU工作频率，MSSPEED为I2CCFG寄存器的B5:B0位段。例如Sysclk=12MHz，MSSPEED=28，那么I2C总线速度Speed=100KHz。

工作原理：I2C通信由多个动作组成，如发送起始位，发送停止位，发送8位数据，接收从机响应的ACK等。对于STC8G的I2C接口的主机模式，每个动作都有一个4位的命令编码来代表，将这个命令编码写入到I2CMSCR[3:0]中即可触发I2C接口开始执行对应的动作，当命令执行完成后，I2CMSST.bit6硬件置1，因此主机写入命令后需要等待I2CMSST.bit6硬件置1，软件清除此标志后，然后才可以执行下一个命令。

I2CMSCR[3:0]	主机命令	备注
0001	发送起始信号
0110	发送结束信号
0010	发送1字节数据
0011	接收ACK信号
0100	接收1字节数据
...	...	...

注意：

1. 主机最近一次接收到的ACK信号存储在I2CMSST.bit1位中，如果I2CMSST.bit1=1则代表收到了NACK信号，如果I2CMSST.bit1=0则代表收到了ACK信号。
2. 当使用0101（发送ACK/NACK）命令时，具体是发送ACK还是NACK取决于I2CMSST.bit0的值，如果I2CMSST.bit0=0则会发送ACK，I2CMSST.bit0=1则会发送NACK。当使用1011（接收1字节数据+发送ACK信号）命令时，主机会从总线读取1字节数据并固定发送ACK信号，与I2CMSST.bit0无关。同理当使用1100（接收1字节数据+发送NACK信号）命令时，主机会从总线读取1字节数据并固定发送NACK信号与I2CMSST.bit0无关。推荐使用这种组合命令，简洁方便。
3. 主机模式时，寄存器I2CTXD为发送缓冲寄存器，I2CRXD为接收缓冲寄存器。

主机模式相关标志位：

• I2CMSST.bit6(MSIF)：主机模式的中断标志位。当处于主机模式的I2C执行完成寄存器。
• I2CMSCR[3:0]：代表的命令后硬件自动将此位1，如果使能了主机模式中断还会触发中断。MSIF位必须用软件清零。

示例代码

描述：使用STC8G1K08-20PIN的I2C接口驱动AT24C02，硬件I2C使用查询法编写，SCL引脚为P15，SDA引脚为P14。

#include <STC8G.H>
#include <intrins.h>

/*
sysclk=12M,28,100Khz
*/

//配置I2C主机接口
void I2C_config(void)
{
	//P_SW2&= B1100_1111;  //选择引脚组
	GPIO_MODE_OD(1,5);     //配置SCL引脚为开漏输出模式
	GPIO_MODE_OD(1,4);     //配置SDA引脚为开漏输出模式
	P15=1;                 //释放SCL 
	P14=1;                 //释放SDA
	
	I2CMSAUX = 0;           //不启用数据自动发送功能
	I2CMSST  = 0;           //清除主机状态和标志
	I2CCFG   = B1100_0000 | 28 ;  //启用I2C接口，设置为主机模式，设置总线速度
}
//作用：主机发送起始信号
void I2C_start(void)
{	
	I2CMSCR  = B0000_0001;       //发送起始信号
	
	while(!(I2CMSST&B0100_0000)); //等待指令执行完成
	I2CMSST &= B1011_1111;       //清除I2CMSST.bit6 //清除指令完成标志
}
//作用：主机发送停止信号
void I2C_stop(void)
{
	I2CMSCR  = B0000_0110;        //发送结束信号
	
	while(!(I2CMSST&B0100_0000));  //等待指令执行完成
	I2CMSST &= B1011_1111;       //清除I2CMSST.bit6 //清除指令完成标志
}

//作用：写1字节数据到I2C总线并读取从机响应的ACK信号
//参数为要发送的字节数据
//返回1代表收到了NACK，返回0代表收到了ACK
unsigned char I2C_write_byte(unsigned char dat)
{
	I2CTXD   = dat;             //设置要发送的数据
	I2CMSCR  = B0000_1010;      //发送1字节数据并接收ACK信号

	while(!(I2CMSST&B0100_0000));  //等待指令执行完成
	I2CMSST &= B1011_1111;       //清除I2CMSST.bit6 //清除指令完成标志
	
	//读取从机响应的ACK信号
	if(I2CMSST & B0000_0010)    //当收到NACK时，I2CMSST.bit1=1
	{
		return 1;
	}
	else    //当收到ACK时，I2CMSST.bit1=0
	{
		return 0;
	}	
}
//作用：从总线读取1字节数据返回并根据参数发送ACK或者NACK信号
//参数为0则代表读1字节并发送ACK
//参数为1则代表读1字节并发送NACK
//返回读取到的字节数据
unsigned char I2C_read_byte(unsigned char nack)
{
	if(nack)
		I2CMSCR  = B0000_1100;   //接收1字节数据并发送NACK信号
	else
		I2CMSCR  = B0000_1011;   //接收1字节数据并发送ACK信号

	while(!(I2CMSST&B0100_0000));  //等待指令执行完成
	I2CMSST &= B1011_1111;        //清除I2CMSST.bit6 //清除指令完成标志
	
	return I2CRXD;                //返回主机收到的字节数据
}


void Delay100ms()		//@12.000MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	_nop_();
	i = 7;
	j = 23;
	k = 105;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}


void main(void)
{
	unsigned char dat;
	P_SW2 |= B1000_0000;    /*打开XSFR的访问权*/
	
	I2C_config();          //配置I2C接口
	

	while(1)
	{
		Delay100ms();
		Delay100ms();
		Delay100ms();
		Delay100ms();
		Delay100ms();
		Delay100ms();
		
        //向AT24C02的0x02地址单元写入字节数据0x89
		I2C_start();
		I2C_write_byte(0xA0);
		I2C_write_byte(0x02);
		I2C_write_byte(0x89);
		I2C_stop();
			
		Delay100ms();
		
		//从AT24C02的0x02地址单元读出字节数据
		I2C_start();
		I2C_write_byte(0xA0);
		I2C_write_byte(0x02);
		I2C_start();
		I2C_write_byte(0xA1);
		dat=I2C_read_byte(1);
		I2C_stop();

	}
	
}