📄 twi_main.doc
字号:
/***********************************************
**** AVR TWI读写读写范例 ***
**** ***
**** 作者： HJJourAVR ***
**** 编译器：WINAVR20050214 ***
**** ***
**** www.OurAVR.com 2005.10.18 ***
***********************************************/
/*
本程序简单的示范了如何使用ATMEGA16的TWI 读写AT24C02 IIC EEPROM
TWI协议
(即IIC协议,请认真参考IIC协议的内容，否则根本就不能掌握)
一主多从的应用，M16作主机
(M16做从机和多主多从的应用不多，请自行参考相关文档)
中断模式
(因为AVR的速度很高，而IIC的速度相对较低，
采用查询模式会长时间独占CPU，令CPU的利用率明显下降。
特别是IIC速度受环境影响只能低速通讯时，对系统的实时性产生严重的影响。
查询模式可以参考其它文档和软件模拟IIC的文档)
AT24C02/04/08的操作特点
出于简化程序考虑，各种数据没有对外输出，学习时建议使用JTAG ICE硬件仿真器
*/
/**********************ATEEPROM读写过程*********************************
字节写：Start→器件地址&W→应答→选ROM地址→应答→写数据→应答→Stop
中断过程 START→MT_SLA_ACK→MT_DATA_ACK（地址）→MT_DATA_ACK（数据）（STOP中止）
页面写：Start→器件地址&W→应答→选ROM地址→应答→写数据→应答→写NEXT地址数据→应答→。。。写NEXT地址数据→应答→Stop
中断过程 START→MT_SLA_ACK→MT_DATA_ACK（地址）→MT_DATA_ACK（数据）→MT_DATA_ACK（数据）→。。。MT_DATA_ACK（数据）（STOP中止）
字节读：Start→器件地址&W→应答→选ROM地址→应答→Restart→器件地址&R→应答→读数据→无应答→Stop
中断过程 START→MT_SLA_ACK→MT_DATA_ACK（地址）→RE_START→MR_SLA_ACK→MR_DATA_NOACK（STOP中止）
页面读：Start→器件地址&W→应答→选ROM地址→应答→Restart→器件地址&R→应答→读数据→应答→读NEXT地址数据→应答→。。。读NEXT地址数据→无应答→Stop
中断过程 START→MT_SLA_ACK→MT_DATA_ACK（地址）→RE_START→MR_SLA_ACK→MR_DATA_ACK→MR_DATA_ACK→。。。MR_DATA_NOACK（STOP中止）
*************************************************************************/
#include <avr/io.h>
#include <avr/signal.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/delay.h>
//时钟定为外部晶振7.3728MHz,F_CPU=7372800
#include <compat/twi.h>
//定义了各种模式下的状态码列表(TWSR已屏蔽预分频位),本文后面附上中文描述
//管脚定义
#define pinSCL 0 //PC0 SCL
#define pinSDA 1 //PC1 SDA
//为保险起见,最好在SCL/SDA接上1~10K的外部上拉电阻到VCC。
#define fSCL 100000 //TWI时钟为100KHz
//预分频系数=1(TWPS=0)
#if F_CPU < fSCL*36
#define TWBR_SET 10; //TWBR必须大于等于10
#else
#define TWBR_SET (F_CPU/fSCL-16)/2; //计算TWBR值
#endif
#define TW_ACT (1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)
//TWCR只能IN/OUT,直接赋值比逻辑运算(|= &=)更节省空间
#define SLA_24CXX 0xA0 //24Cxx系列的厂商器件地址(高四位)
#define ADDR_24C02 0x00
// AT24C02的地址线A2/1/0全部接地，SLAW=0xA0+0x00<<1+0x00,SLAR=0xA0+0x00<<1+0x01
//TWI_操作状态
#define TW_BUSY 0
#define TW_OK 1
#define TW_FAIL 2
//TWI_读写命令状态
#define OP_BUSY 0
#define OP_RUN 1
//TWI读写操作公共步骤
#define ST_FAIL 0 //出错状态
#define ST_START 1 //START状态检查
#define ST_SLAW 2 //SLAW状态检查
#define ST_WADDR 3 //ADDR状态检查
//TWI读操作步骤
#define ST_RESTART 4 //RESTART状态检查
#define ST_SLAR 5 //SLAR状态检查
#define ST_RDATA 6 //读取数据状态检查，循环n字节
//TWI写操作步骤
#define ST_WDATA 7 //写数据状态检查，循环n字节
#define FAIL_MAX 20 //重试次数最大值
//定义全局变量
unsigned char ORGDATA[8]=
{0xAA,0xA5,0x55,0x5A,0x01,0x02,0x03,0x04}; //原始数据
unsigned char CMPDATA[8]; //比较数据
unsigned char BUFFER[256]; //缓冲区，可以装载整个AC24C02的数据
struct str_TWI //TWI数据结构
{
volatile unsigned char STATUS; //TWI_操作状态
unsigned char SLA; //从设备的器件地址
unsigned int ADDR; //从设备的数据地址
unsigned char *pBUF; //数据缓冲区指针
unsigned int DATALEN; //数据长度
unsigned char STATE; //TWI读写操作步骤
unsigned char FAILCNT; //失败重试次数
};
struct str_TWI strTWI; //TWI的数据结构变量
//仿真时在watch窗口，监控这些全局变量。
//AT24C02的读写函数(包括随机读，连续读，字节写，页写)
//根据sla的最低位决定(由中断程序中判断)
//bit0=1 TW_READ 读
//bit0=0 TW_WRITE 写
// sla 器件地址(不能搞错)
// addr EEPROM地址(0~1023)
// *ptr 读写数据缓冲区
// len 读数据长度(1~1024)，写数据长度(1 or 8 or 16)
// 返回值 是否能执行当前操作
unsigned char TWI_RW(unsigned char sla,unsigned int addr,unsigned char *ptr,unsigned int len)
{
unsigned char i;
if (strTWI.STATUS==TW_BUSY)
{//TWI忙，不能进行操作
return OP_BUSY;
}
strTWI.STATUS=TW_BUSY;
i=(addr>>8)<<1;
i&=0x06; //考虑了24C04/08的EEPROM地址高位放在SLA里面
strTWI.SLA=sla+i;
strTWI.ADDR=addr;
strTWI.pBUF=ptr;
strTWI.DATALEN=len;
strTWI.STATE=ST_START;
strTWI.FAILCNT=0;
TWCR=(1<<TWSTA)|TW_ACT; //启动start信号
return OP_RUN;
}
/*
TWI中断函数
这个函数流程只是考虑了器件地址后有一个字节数据(命令)地址的IIC器件
(大部分IIC接口器件都是这种类型，常见的例如AT24C01/02/04/08/16，DS1307,DS1721等)
对于有两个字节数据地址的IIC器件(例如AT24C32/64/128/256等大容量EEPROM)，请稍作改动
//根据strTWI.SLA的最低位决定
//bit0=1 TW_READ 读
//bit0=0 TW_WRITE 写
虽然中断服务程序很长，但每次只执行一个 case，所以耗时并不长。
*/
SIGNAL(SIG_2WIRE_SERIAL)
{//IIC中断
unsigned char action,state,status;
action=strTWI.SLA&TW_READ; //取操作模式
state=strTWI.STATE;
status=TWSR&0xF8; //屏蔽预分频位
if ((status>=0x60)||(status==0x00))
{//总线错误或从机模式引发的中断,不予处理
return;
}
switch(state)
{
case ST_START: //START状态检查
if(status==TW_START)
{//发送start信号成功
TWDR=strTWI.SLA&0xFE; //发送器件地址写SLAW
TWCR=TW_ACT; //触发下一步动作，同时清start发送标志
}
else
{//发送start信号出错
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_SLAW: //SLAW状态检查
if(status==TW_MT_SLA_ACK)
{//发送器件地址成功
TWDR=strTWI.ADDR; //发送eeprom地址
TWCR=TW_ACT; //触发下一步动作
}
else
{//发送器件地址出错
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_WADDR: //ADDR状态检查
if(status==TW_MT_DATA_ACK)
{//发送eeprom地址成功
if (action==TW_READ)
{//读操作模式
TWCR=(1<<TWSTA)|TW_ACT; //发送restart信号,下一步将跳到RESTART分支
}
else
{//写操作模式
TWDR=*strTWI.pBUF++; //写第一个字节
strTWI.DATALEN--;
state=ST_WDATA-1; //下一步将跳到WDATA分支
TWCR=TW_ACT; //触发下一步动作
}
}
else
{//发送eeprom地址出错
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_RESTART: //RESTART状态检查，只有读操作模式才能跳到这里
if(status==TW_REP_START)
{//发送restart信号成功
TWDR=strTWI.SLA; //发器件地址读SLAR
TWCR=TW_ACT; //触发下一步动作，同时清start发送标志
}
else
{//重发start信号出错
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_SLAR: //SLAR状态检查，只有读操作模式才能跳到这里
if(status==TW_MR_SLA_ACK)
{//发送器件地址成功
if (strTWI.DATALEN--)
{//多个数据
TWCR=(1<<TWEA)|TW_ACT; //设定ACK，触发下一步动作
}
else
{//只有一个数据
TWCR=TW_ACT; //设定NAK，触发下一步动作
}
}
else
{//发送器件地址出错
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_RDATA: //读取数据状态检查，只有读操作模式才能跳到这里
state--; //循环,直到读完指定长度数据
if(status==TW_MR_DATA_ACK)
{//读取数据成功，但不是最后一个数据
*strTWI.pBUF++=TWDR;
if (strTWI.DATALEN--)
{//还有多个数据
TWCR=(1<<TWEA)|TW_ACT; //设定ACK，触发下一步动作
}
else
{//准备读最后一个数据
TWCR=TW_ACT; //设定NAK，触发下一步动作
}
}
else if(status==TW_MR_DATA_NACK)
{//已经读完最后一个数据
*strTWI.pBUF++=TWDR;
TWCR=(1<<TWSTO)|TW_ACT; //发送停止信号，不会再产生中断了
strTWI.STATUS=TW_OK;
}
else
{//读取数据出错
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_WDATA: //写数据状态检查，只有写操作模式才能跳到这里
state--; //循环,直到写完指定长度数据
if(status==TW_MT_DATA_ACK)
{//写数据成功
if (strTWI.DATALEN)
{//还要写
TWDR=*strTWI.pBUF++;
strTWI.DATALEN--;
TWCR=TW_ACT; //触发下一步动作
}
else
{//写够了
TWCR=(1<<TWSTO)|TW_ACT; //发送停止信号，不会再产生中断了
strTWI.STATUS=TW_OK;
//启动写命令后需要10ms(最大)的编程时间才能真正的把数据记录下来
//编程期间器件不响应任何命令
}
}
else
{//写数据失败
state=ST_FAIL;
}
break;
default:
//错误状态
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