PIC单片机之I2C通信-主-从模式
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主模式：
我们今天来讲I2C通信。那I2C通信的特点是什么能。我们一般使用的串口 （半双工异步串行通信）与I2C 有什么区别呢。
串口（半双工异步串行通信）：就是好像朋友在对话。我可以主动和你讲话，你也可以主动和我讲话。
I2C：就好像上下级对话。一个领导面对一个或者多个员工。只有领导主动说话的份儿，下面的员工不能主动说话。只有领导问了，员工才能答。
I2C通信
I2C通信只需要两个引脚 一个数据线，一个时钟线。 数据线顾名思义就是用来传递数据的。时钟线是来决定数据传输的速度。当时钟线为高电平时，数据线上的数据才会被认为是有效的。
数据线的 数据有四种状态 ： 高电平，低电平，下降沿（高电平变低电平），上升沿（低电平变高电平）。
当时钟线为高电平时候这四种状态分别代表：1,0,起始位，停止位。
如果我们发送的数据为十六进制的0x88即是二进制为10001000的数据是怎么发送的呢？我们就以此为例一步步讲解。
1，常态
在不发送任何数据的时候数据线和时钟线都为高电平。所以I2C通信在硬件设计，需要在数据线和时钟线上分别加上两个上拉电阻。
2，起始
当开始发送数据的时候 时钟线为高同时数据线从 高电平变低电平，代表开始发送数据。
3，发送数据
发送完起始位后时钟线变为低电平，在发送每一位的数据之前时钟线有一段低电平，主要的作用是给数据线做电平变化用的。
我们现在要发送的第一个位是 1。
1、时钟线为低，同时数据线从低电平变成高电平。
2、接着时钟线变为高电平，此时接收方得知时钟线为高，便查看数据线为高电平 说明数据为 “1”。
3、我们要发送的下一个位为0。时钟线再变为低，同时数据线从高电平变成低电平。
4、接着时钟线再变为高电平，此时接收方得知时钟线为高，便查看数据线为低电平 说明数据为"0"。
5、再下一个为还为0。时钟线再变为低，同时数据线一直保持低电平不变。
6、接着时钟线再变为高电平，此时接收方得知时钟线为高，便查看数据线为低电平 说明数据为”0“。
以此类推 直到发送完所有的位。
4，应答（ACK）
当接收方接收完一个字节的数据就要告诉对方我收到了。接收方如果接收到数据则控制数据线输出低电平。否则为高电平。
5，停止
没有下一个字节要发送，最后时钟线变为高电平后，数据线从低电平变为高电平。代表数据发送停止。
实例讲解：使用单片机使用 RSM2257 电子音量控制芯片来控制音量。一个按键按下，声音变大，一个按键按下，声音变小。在加上一个按键，控制一个LED亮灭的程序。而且音量掉电保存。
介绍RSM2257.
子地址
在I2C通信中每一个从设备都有个子地址，因为I2C支持一主多从，也就是说有一个主机可以连接多个从机。每个从机，都有个地址。就好像每个人的名字一样来区分不同的设备。下面是RSM2257接口协议,首先先发送RSM2257 设备地址 10001000.然后再发送数据。
数据
RSM2257的数据是用来表示音量大小的。我们控制两个音频通道，以10dB为单位降低或增加音量。从功能设置位表格中可知数据为 11100B2B1B0.
B2B1B0的数值决定了音量。请详见 衰减设置位。
单片机I2C通信初始化设置
1、设置端口为输入
TRISC0 = input;
TRISC1 = input;
2、设置模式
我们设置ssp1控制寄存器的 SSP1M<3:0>.我们需要的是I2C主模式。设置如下
SSP1CON1bits.SSPM0 = 0;
SSP1CON1bits.SSPM1 = 0;
SSP1CON1bits.SSPM2 = 0;
SSP1CON1bits.SSPM3 = 1;// I2C Master mode ,clock=Fosc/(4*(SSPxADD+1))
3、设置时钟线频率RSM2257最大为100KHZ，我选择设置为50KHZ.
使用计算公式clock=Fosc/(4*(SSPxADD+1)) 计算出SSP1ADD的值为0x9F;
SSP1ADD=0x9F;
4、开启I2C通信
SSP1CON1bits.SSPEN = 1;
单片机I2C发送程序
1、发送起始位
SSP1CON2bits.SEN = 1;//Start condition
while(SSP1CON2bits.SEN == 1);//waiting for Start condition completed.
2、发送地址
PIR1bits.SSP1IF = 0;
SSP1BUF = 0x88;//Device Address
while(PIR1bits.SSP1IF == 0);
PIR1bits.SSP1IF = 0;
// ~ACK 我们不理会接收方有没有应答。
3、发送 10db音量控制的数据
SSP1BUF = tx_data;//Data 10db level
while(PIR1bits.SSP1IF == 0);
PIR1bits.SSP1IF = 0;
4、发送1db音量控制的数据
// ~ACK
SSP1BUF = 0xD0;//Data 1db level
while(PIR1bits.SSP1IF == 0);
PIR1bits.SSP1IF = 0;
5，发送停止位
// ~ACK
SSP1CON2bits.PEN = 1;//Stop condition
关于I2C通信协议，RSM2257，PIC MSSP 模块设置成I2C，更详细的内容就必须去看数据手册了。
实例程序：程序分为main.c 和 define.h两个文件 芯片PIC16LF1823,开发环境MPLAB X IDE.
define.h文件
/**********RA*********/
//B'1111,1000'H F8
#define LED_SW RA5//IN
#define UP_SW RA4//IN
#define DOWN_SW RA3//IN
#define LED RA2//OUT
//RA1
//RA0
/**********RC***********/
//H FF
//RC0 SCL
//RC1 SDA
#define input 1
#define LED_VALUE 1
#define UP_VALUE 2
#define DOWN_VALUE 3
#define key_delay 300
main.c文件
#include
#include"define.h"
__CONFIG(FOSC_INTOSC&WDTE_OFF&PWRTE_ON&MCLRE_OFF&CP_ON&CPD_OFF&BOREN_ON
&CLKOUTEN_OFF&IESO_ON&FCMEN_ON);
__CONFIG(PLLEN_OFF&LVP_OFF) ;
void tx_pro(unsigned char tx_db);
unsigned char DB_VALUE;
void init_fosc(void)
{
OSCCON = 0xF0;//32MHZ
}
void init_gpio(void)
{
PORTA=0;
LATA =0;
ANSELA=0x00;
TRISA =0xF8;
PORTC=0;
LATC=0;
ANSELC = 0x00;
TRISC =0xFF;
}
void init_i2c_master()
{
TRISC0 = input;
TRISC1 = input;
SSP1CON1bits.SSPM0 = 0;
SSP1CON1bits.SSPM1 = 0;
SSP1CON1bits.SSPM2 = 0;
SSP1CON1bits.SSPM3 = 1;// I2C Master mode ,clock=Fosc/(4*(SSPxADD+1))
SSP1STATbits.SMP = 1;
SSP1ADD = 0x9F;//SCL CLOCK Frequency 50KHZ
SSP1CON1bits.SSPEN = 1;
}
void i2c_master_tx(unsigned char tx_data)
{
SSP1CON2bits.SEN = 1;//Start condition
while(SSP1CON2bits.SEN == 1);//waiting for Start condition completed.
PIR1bits.SSP1IF = 0;
SSP1BUF = 0x88;//Device Address
while(PIR1bits.SSP1IF == 0);
PIR1bits.SSP1IF = 0;
// ~ACK
SSP1BUF = tx_data;//Data 10db level
while(PIR1bits.SSP1IF == 0);
PIR1bits.SSP1IF = 0;
// ~ACK
SSP1BUF = 0xD0;//Data 1db level
while(PIR1bits.SSP1IF == 0);
PIR1bits.SSP1IF = 0;
// ~ACK
SSP1CON2bits.PEN = 1;//Stop condition
}
void delay(unsigned int n)
{
while(n--);
}
unsigned char key_board(void)
{
if(LED_SW==1)
{
delay(key_delay);
if(LED_SW==1)
{
while(LED_SW==1);
return LED_VALUE;
}
}
if(UP_SW==1)
{
delay(key_delay);
if(UP_SW==1)
{
while(UP_SW==1);
return UP_VALUE;
}
}
if(DOWN_SW==1)
{
delay(key_delay);
if(DOWN_SW==1)
{
while(DOWN_SW==1);
return DOWN_VALUE;
}
}
return 0;
}
void DB_INC(void)
{
if(DB_VALUE < 7)
{
DB_VALUE++;
eeprom_write(0x00, DB_VALUE);//将音量值保存到EEPROM这样掉电后数据也不会丢失。
tx_pro(DB_VALUE);
}
}
void DB_DEC(void)
{
if(DB_VALUE > 0)
{
DB_VALUE --;
eeprom_write(0x00, DB_VALUE);
tx_pro(DB_VALUE);
}
}
void tx_pro(unsigned char tx_db)
{
tx_db |= 0xE0; //将高三位设置为1。表示两个音频通道，以10dB为单位降低或增加音量
i2c_master_tx(tx_db);//I2C发送数据程序
}
/*
*
*/
int main(int argc, char** argv) {
unsigned char keyvalue;
init_fosc();
init_gpio();
init_i2c_master();
LED=0;
DB_VALUE= eeprom_read(0x00);//读eeprom 中保存的音量值
if(DB_VALUE > 7)//如果之前没有设置过则音量不衰减
{
DB_VALUE = 0;
}
tx_pro(DB_VALUE);//用I2C通信设置RSM2257的音量
while(1)
{
keyvalue=key_board();//判断按键程序，
switch(keyvalue)
{
case LED_VALUE://LED按键按下
{
LED = ~LED;
};break;
case UP_VALUE://音量加
{
DB_INC();
};break;
case DOWN_VALUE://音量减
{
DB_DEC();
};break;
}
}
}
从模式：
网上有许多讲解单片机 实现I2C主模式，但是从模式的很少。我现在就来讲讲PIC单片机使用MSSP模块实现I2C从模式。
有关I2C协议的具体介绍可以看 《PIC单片机之I2C（主模式）》，我们这里直接讲解实例
实例讲解：我们模仿 AT24C02 EEPROM 的协议。让一个主模式的单片机，来读取从模式单片机的数据。
下面为AT24C02的随机地址读取的协议。
第一个字节 ：输入7位地址和一位的写状态位，
第二个字节：然后写入EEPROM数据地址，
第三个字节：输入7位地址和一位的读状态位，
第四~N个字节：读出的EEPROM的数据。
我们来讲解下程序的基本思路：我们使能了MSSP中断，即是I2C接收中断，当PIC单片机接收到一个数据后就会产生中断。那是接收到设备地址，还是接收到数据，由SSP1STAT寄存器的状态位来判断。
需要判断的状态位分别是 ：
数据和地址： 用来判断接收到是地址还是数据
启动位： 用来判断是否接收到启动位
读写： 用来判断是写状态还是读状态。
缓存满： 用来判断缓冲区是否满
我们以随机地址读取为例：讲讲程序执行的过程
1，从单片机接收到启示位和设备地址中断：我们判断SSP1STAT的状态位为（写状态，地址，缓存满，接收到启示位） 然后读取缓存中的设备地址， 接着在读取 需要读/写的数据地址。
2，单片机再次接收到设备地址：我们判断是SSP1STAT的状态为（读状态）然后从设备就输出数据
我们以写字节数据为例：
1，从单片机接收到启示位和设备地址中断：我们判断SSP1STAT的状态位为（写状态，地址，缓存满，接收到启示位） 然后读取缓存中的设备地址， 接着在读取 需要读/写的数据地址。
2，单片机判断SSP1STAT的状态位为（写状态，数据，缓存满）那么单片机就接收输入的数据。
初始化设置：
1，设置I2C通信的两引脚为CLK SCL为输入，
TRISB6 = input;
TRISB4 = input;
2，将MSSP设置为I2C从模式，七位从地址
SSP1CONbits.SSPM0 = 0;
SSP1CONbits.SSPM1 = 1;
SSP1CONbits.SSPM2 = 1;
SSP1CONbits.SSPM3 = 0;// I2C slave mode ,7bit address
3，使能CLK时钟
SSP1CONbits.CKP = 1; // enable clock
4,设置从设备地址为 0xA0
SSP1ADD =0xA0; //slave address is 0xa0
5，开启I2C
SSP1CONbits.SSPEN=1;//enable I2c
6，清楚状态标志
SSPSTAT=0;
7,使能I2C中断
PIE1bits.SSP1IE = 1;//Enabe interrupt MSSP
INTCONbits.PEIE = 1;
INTCONbits.GIE = 1;
如果你要使用PIC单片机I2C从模式只要使用下面的代码：
将void i2c_salve_interrupt_tx();void i2c_salve_interrupt_rx();放到中断程序中，如下：
void interrupt isr(void)
{
if(SSP1IE && SSP1IF)
{
i2c_salve_interrupt_tx();
i2c_salve_interrupt_rx();
SSP1IF=0;
}
}
将初始化函数init_i2c_slave()；放到主函数中
void main()
{
init_i2c_slave();
}
头文件 :i2c_salve.h
#ifndef _I2C_SALVE_H
#define _I2C_SALVE_H
void init_i2c_slave();
void i2c_salve_interrupt_tx();
void i2c_salve_interrupt_rx();
#endif
代码：i2c_salve.c
#include
#define input 1
#define RX_BUF_LEN 29
#define while_delay 6000
unsigned char i2c_address,word_address,Register[29];
unsigned char RANDOM_READ,i2c_counter;
extern unsigned char A_readflag;
/*I2C SALVE */
void init_i2c_slave()
{
TRISB6 = input;
TRISB4 = input;
SSP1CONbits.SSPM0 = 0;
SSP1CONbits.SSPM1 = 1;
SSP1CONbits.SSPM2 = 1;
SSP1CONbits.SSPM3 = 0;// I2C slave mode ,7bit address
SSP1CONbits.CKP = 1; // enable clock
SSP1ADD =0xA0; //slave address is 0xa0
SSP1CONbits.SSPEN=1;//enable I2c
SSPSTAT=0;
PIE1bits.SSP1IE = 1;//Enabe interrupt MSSP
INTCONbits.PEIE = 1;
INTCONbits.GIE = 1;
}
/*I2C salve mode interrupt */
void i2c_salve_interrupt_tx()//master read
{
unsigned char Temp;
unsigned int timercounter;
Temp=SSP1STAT;
Temp &= 0x2D;
if(SSP1STATbits.R_nW ==1)//Read operation.
{
A_readflag=0;
SSP1IF = 0;
i2c_address = SSP1BUF;
i2c_counter = word_address;
while(i2c_counter < RX_BUF_LEN)
{
SSP1BUF=Register[i2c_counter];//send data
SSP1CONbits.CKP=1;// enable colck
timercounter=while_delay;
while(PIR1bits.SSP1IF == 0)
{
timercounter--;
if(timercounter==0)
{
return;
}
}//waiting for ~ACK
SSP1IF = 0;
if(SSP1CON2bits.ACKSTAT == 1)
{
return ; //NOACK
}
else
{
i2c_counter++;//ACK
}
}
SSP1IF = 0;
}
}
void i2c_salve_interrupt_rx()//master writer
{
unsigned char rx_status;
unsigned char Temp;
unsigned int timercounter;
rx_status=false;
Temp=SSP1STAT;
Temp &= 0x2D;
if(Temp==0x09)//Write operation,last byte was an address,buffer is full
{
SSP1IF = 0;
i2c_address = SSP1BUF;
timercounter=while_delay;
while(PIR1bits.SSP1IF == 0)
{
timercounter--;
if(timercounter==0)
{
return ;
}
}//waiting for send ~ACK
SSP1IF = 0;
word_address = SSP1BUF;
return ;
}
if(Temp==0x29)//Write operation,last byte was data,buffer is full
{
SSP1IF=0;
Register[word_address]=SSP1BUF;
word_address++;
if(word_address>=RX_BUF_LEN)
{
word_address=0;
}
}
}
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