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嵌入式硬件通信接口协议-IIC(二):分层架构设计模拟接口

2019-02-19 14:48
掘芯
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数据输出

如上示例发送一个16进制数据0xDC的时序示意图,最重要的原则是:SCL为低电平时,才可以改变SDA输出数据;SCL为高电平时,必须SDA不抖动不改变。

代码实现的过程,类似于SPI模拟时类似,数据位“踩着”时钟逐bit被输出,每输出一bit就要对数据进行移位“buf <<= 1;”,这样在下一个SCL低电平时候输出下一个bit。

完成输出后立即对SDA的IO管脚设为输入模式,即调用iic_set_io(iic_n, 1);函数来实现。

数据采样

类似于数据发送,逐bit踩着SCL接收。这里的数据采样,就是IIC主机接收来自外设器件发来的数据,最重要的原则是:SCL为低电平时,做延时等待保证SDA数据稳定;SCL为高电平时,读取SDA的IO管脚电平。

应答ACK/NACK

从时序图可以看到,应答位的ACK和NACK区别在于,第9个SCL高电平期间,SDA所呈现的电平状态不同。

从上篇文章我们可以知道,IIC总线的电路连接,一般地SCL和SDA都有上拉电阻Rp,也就是说如果IIC从机设备,由于不存在(硬件未焊接)、出故障(烧坏)或者其他原因,导致没有信号产生的时候,此时SDA会处于NACK的状态,也就是IO管脚电平被上拉电阻拉高了,可以理解为“默认”电平,没有“回应”。

应答的目的,就是“接收方”告知“发送方”,我已正常收到刚刚发来的数据。

等待应答ACK

既然是应答,就有两向性:IIC从机应答IIC主机;IIC主机应答IIC从机。

上图的应答ACK/NACK都是IIC主机主动输出的,是用来告知从机“我主机已正常收到”。

而IIC从机告知主机的应答ACK,这里要用等待ACK的概念,主机通过读取SDA管脚电平来检测ACK信号。

以上是利用GPIO管脚模拟实现的时序,封装成DigCore_Embed嵌入式软件架构的BSP层接口,对上层提供IIC硬件接口,向下操作GPIO和时序的模拟。移植过程中可以根据目标平台,在上述这些已经封装好的接口内,做适当调整。

比如采用官方Demo程序代替GPIO模拟方案,只需要修改这以上接口中的代码即可,对于上层应用库,不论是温湿度传感器SHT20,还是EEPROM存储芯片AT24C1024B,甚至是BS81163-A的触摸键盘芯片,这几个使用了BSP层的IIC接口,这些代码都无需改动。

这就是嵌入式软件的分层设计思想的优势。

以上函数内部所调用的接口,都是当前BSP层里IIC模块源码中的静态函数:

总结,IIC时序的模拟,主要思路是根据IIC时序特点,在对应的信号后面做对应的时延,以达到时序的展现!难点之处就是把IIC时序拆解成多个信号特征进行模拟时,如果对信号时序图了解不深,在对比代码时比较绕,需要静下心仔细核对!

以上代码仅仅完成初步的编写和整理,未在具体外设上验证。此BPS层的IIC模块最终源码,敬请期待下回分享出来!

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