学习：GPIO口模拟I2C

 

什么是 GPIO口模拟I2C？

     就是用一个GPIO pin（CLK pin）的高低电位切换来模拟出始终的high/low，用另外一根GPIO pin（DATA pin）的高低电位，传递数据。

      IIC本来是一个硬件模块之间的通信协议，一般芯片都有专门的电路逻辑块来处理协议，并通过两根线路（时钟SCk、数据SDA）来跟其余同样有IIC模块的器件通信。
      由于其通信速率（400K）和通信方式（串行）跟其他串并口通信方式不同，所以一般都用于主机跟从机传递控制参数、参考数据、或者少量的其他数据。
      IIC协议主要在乎的时序的准确性，所以在没有专门的IIC模块的单片机中，你也可以用两个IO口来模拟输出IIC协议的波形，这个波形不管是IIC硬件模块生成的，还是软件模拟出来的，只要符合IIC协议标准的时序和电平，都是一样的，接受端也不会挑剔。就像你要喝水，主要是喝 H2O，它究竟是从山涧里面流出来的泉水，还是工厂里面处理的蒸馏水，你可能并不在意，只要符合饮用标准就行。
      还有一些系统中，CPU原有的IIC总线可能用于控制几个比较重要的几个芯片，为了避免争用、或者为了硬件上相互影响，对于不太重要的芯片，有时候会再用几个GPIO脚来做模拟IIC跟它通信。软件实现非常简单，就是根据IIC协议，先拉高SCK、SDA线，然后延时Nms后，将SDA拉低，然后再延时Nms，一个IIC Start工作就完成了。传输数据过程也差不多，但是根据不同的芯片，可能时序定义会有差异，所以要常常调整IIC时钟速率，调整各个延时时长，提高驱动电流等。

        另外gpio口模拟IIC是占系统CPU资源的，而硬件IIC不占cpu资源！所以在有OS的应用中，如果用gpio模拟IIC的话，一定要进入临界区！

 

怎么实现？

 

ARM编程:ARM普通GPIO口线模拟I2C 

请教个问题：
因为需要很多EEPROM进行点对点控制，所以我现在要用ARM的GPIO模拟I2C，管脚方向我设
置的是向外的。我用网上的RW24C08的万能程序修改了一下，先进行两根线的模拟，SDA6，
SCL6，但是读出来的数不对。我做了一个简单的实验，模拟SDA6，SCL6输出方波，在示波
器上看到正确方波，也就是说，我的输出控制是没问题的。
哪位大哥能指点一下，是否在接收时管脚方向要设为向内？（不过IOPIN不管什么方向都可
以读出当前状态值的阿）

附修改的RW24C08()程序：
#define  SomeNOP() delay(300);
/**/ /**********************************  RW24C08  
*****************************************/
/**/ /*-----------------------------------------------------------------------------
---
 调用方式：void I2CInit(void) 
 函数说明：私有函数，I2C专用
-------------------------------------------------------------------------------
--*/
void  I2CInit( void )
... {
 IO0CLR = SCL6;     //初始状态关闭总线
 SomeNOP(); //延时 
 I2CStop(); //确保初始化，此时数据线是高电平
}

  /**/ /*----------------------------------------------------------------------------
----
 调用方式：void I2CStart(void) 
 函数说明：私有函数，I2C专用
-------------------------------------------------------------------------------
--*/
void  I2CStart( void )
... {

 SomeNOP();
 IO0SET = SCL6; 
 SomeNOP();//INI
 IO2CLR = SDA6;
 SomeNOP(); //START
 IO0CLR = SCL6;
 SomeNOP();
}
/**/ /*-----------------------------------------------------------------------------
---
 调用方式：void I2CStop(void) 
 函数说明：私有函数，I2C专用
 ------------------------------------------------------------------------------
---*/
  void  I2CStop( void )
  ... {
  IO2CLR = SDA6;
  SomeNOP(); //INI
  IO0SET = SCL6; 
  SomeNOP(); 
  IO2SET = SDA6;
  SomeNOP(); 
  IO0CLR = SCL6;
 }

 
/**/ /*+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
I2CClock:    发送总线时钟信号，并返回时钟电平为高期间SDA上的状态，低为 ACK，高失败
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++*/

INT8U I2CClock( void )
... {
    INT8U sample;
    SomeNOP();
    IO0SET = SCL6; 
    delay(180);
    sample = (INT8U)((IO2PIN & 0x2000)>>13);
    delay(120);
    IO0CLR = SCL6;
    SomeNOP();
    //return (sample);
    if(sample==1) return(1);
    else          return(0);
}
/**/ /*-----------------------------------------------------------------------------
---
 调用方式：void SendAck(void)
 函数说明：私有函数，I2C专用，主器件为接收方，从器件为发送方时，应答信号。
 ------------------------------------------------------------------------------
---*/
  void  SendAck( void )
  ... {
    IO2CLR = SDA6;
    I2CClock();
    IO2SET = SDA6;
 }

  /**/ /*----------------------------------------------------------------------------
----
 调用方式：void SendAck(void) 
 函数说明：私有函数，I2C专用，主器件为接收方，从器件为发送方时，非应答信号。
**-----------------------------------------------------------------------------
---*/
  void  SendNotAck( void )
  ... {
     IO2SET = SDA6;
    I2CClock();
 }

  /**/ /*----------------------------------------------------------------------------
----
 调用方式：void I2CSend(uchar ch) 
 函数说明：私有函数，I2C专用
 ------------------------------------------------------------------------------
---*/
INT8U I2CSendByte(INT8U ch)
  ... {
 register INT8U i;
 INT8U statue;
 for (i=0; i<8; i++)...{
     statue = (INT8U) ((ch&0x80)>>7);
     if(statue==1)
     IO2SET = SDA6;
     else
     IO2CLR = SDA6;
    ch <<= 1;
    I2CClock();
    }
 IO2SET = SDA6;
 return (~I2CClock());
 }

  /**/ /*----------------------------------------------------------------------------
----
 调用方式：uchar I2CReceive(void) 
 函数说明：私有函数，I2C专用
 ------------------------------------------------------------------------------
---*/
INT8U I2CReceiveByte( void )
  ... {
    register INT8U i;
    INT8U ddata=0;
    for (i=0;i<8;i++)...{
        ddata<<=1;
        if(I2CClock()) ddata++;
    }
    return (ddata);
 }

/**/ /*------------------------------------------------
RW2408 Function
------------------------------------------------*/
// DataBuff 为读写数据输入／输出缓冲区的首址
// Length 为要读写数据的字节数量
// Address 为EEPROM的片内地址
// ControlByte 为EEPROM的控制字节，具体形式为(1)(0)(1)(0)(A2)(A1)(A0)(R/W),
//              其中R/W=1,表示读操作,R/W=0为写操作,A2,A1,A0为EEPROM的页选或片选
地址;
void   RW2408(INT8U  * DataBuff,INT8U Length,INT32U Addr,INT8U Wr)
... { 
    INT8U j;                            // 发送字节索引                    
  //  EA=0;                                           // 发送期间禁止中断，防止
干扰
    I2CInit();  
    I2CStart();                                     // 启动总线   
    I2CSendByte(0xa0);                              // 向IIC总线发送2408写地址
    I2CSendByte(Addr);                              // 向IIC总线发送要操作的RAM
地址
      
    if(Wr==0)                           // 如果是写操作  
    ...{ 
      for(j=0;j<Length;j++)
       ...{
         I2CSendByte(*DataBuff++);                   // 每个循环送1个数据
       }
    }
  /**//*---------------------------如果是读操作 ----------------------*/
    else if(Wr==1)                      
    ...{
      I2CStart();                                   // 启动总线 
      I2CSendByte(0xa1);                            // 向IIC总线发送2408读地址

      for(j=0;j<Length-1;j++)  
      ...{ 
        IO2SET = SDA6;                                     // 写之前把数
据线置高
        *DataBuff++=I2CReceiveByte();               // 每次读1个字节
        SendAck();                                  // 发送应答信号 
      }
      *DataBuff=I2CReceiveByte();                 // 读最后一个数据
      SendNotAck();                                 // 发送非应答信号  
    }
   I2CStop();                                       //  停止IIC总线 
 //  EA=1;
}


// *************回答*************
你一定要改变GPIO的方向，ARM我还不太熟，不过我用过类似的MCU，要不读到的不是GPIO的外部电平，好像是别外一个REGISTER的东西，你好好看看吧，你在
读写的时候改变GPIO的方向就应该没有错了


发送时SDA设为输出，接收时将SDA设为输入 



我也是碰到了这个情况啊，也是不能读写数据啊，我也是用8位机的修改的



那意思就是我sendbyte的时候GPIO是向外，receivebyte的时候GPIO是向内，也就是我要写
两个I2CCLOCK函数，一个用在发送，一个用在接收，分别对应不同的GPIO方向设置？



读IOPIN的时候是不管方向的，这是书上这么写的 



没有错啊，可是你的SDA是用什么定义的 如果是用IO0PIN吗，还是用IO0SET或是IO0CLR？后面的两个只能反应你上次对这两个寄存器操作的值，不能反应其IO口的状态的，只能有用IO0PIN吗，那么好象不用定义方向，请指教！谢谢

----------------------------------------------
转自：http://www.c51bbs.com/c51bbs/topic/c51bbs781049.htm

    时序问题参考：http://www.seeddsp.com/service/bbs/viewthread.php?tid=8481