500 lines
11 KiB
C++
500 lines
11 KiB
C++
#include "Kernel\Sys.h"
|
||
|
||
#include "I2C.h"
|
||
|
||
I2C::I2C()
|
||
{
|
||
Speed = 10000;
|
||
Retry = 200;
|
||
Error = 0;
|
||
|
||
Address = 0x00;
|
||
SubWidth = 0;
|
||
|
||
Opened = false;
|
||
}
|
||
|
||
I2C::~I2C()
|
||
{
|
||
Close();
|
||
}
|
||
|
||
bool I2C::Open()
|
||
{
|
||
if (Opened) return true;
|
||
|
||
if (!OnOpen()) return false;
|
||
|
||
return Opened = true;
|
||
}
|
||
|
||
void I2C::Close()
|
||
{
|
||
if (!Opened) return;
|
||
|
||
OnClose();
|
||
|
||
Opened = false;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
主机与从机进行通信时，有时需要切换数据的收发方向。例如，访问某一具有I2C 总线
|
||
接口的E2PROM 存储器时，主机先向存储器输入存储单元的地址信息（发送数据），然后再
|
||
读取其中的存储内容（接收数据）。
|
||
在切换数据的传输方向时，可以不必先产生停止条件再开始下次传输，而是直接再一次
|
||
产生开始条件。I2C 总线在已经处于忙的状态下，再一次直接产生起始条件的情况被称为重
|
||
复起始条件。重复起始条件常常简记为Sr。
|
||
正常的起始条件和重复起始条件在物理波形上并没有什么不同，区别仅仅是在逻辑方
|
||
面。在进行多字节数据传输过程中，只要数据的收发方向发生了切换，就要用到重复起始条
|
||
件。
|
||
*/
|
||
bool I2C::SendAddress(int addr, bool tx)
|
||
{
|
||
// 1，写入模式，不管有没有子地址，先发送写地址，再发送子地址
|
||
// 2，读取模式，如果没有子地址，先发送读地址，再直接读取
|
||
// 3，读取模式，如果有子地址，先发送写地址，再发送子地址，然后重新开始并发送读地址
|
||
|
||
// 发送写入地址
|
||
ushort d = (tx || SubWidth > 0) ? Address : (Address | 0x01);
|
||
//debug_printf("I2C::SendAddr %02X \r\n", d);
|
||
WriteByte((byte)d);
|
||
if (!WaitAck(true))
|
||
{
|
||
debug_printf("I2C::SendAddr %02X 可能设备未连接，或地址不对\r\n", d);
|
||
return false;
|
||
}
|
||
|
||
if (!SubWidth) return true;
|
||
|
||
// 发送子地址
|
||
if (!SendSubAddr(addr))
|
||
{
|
||
debug_printf("I2C::SendAddr %02X 发送子地址 0x%02X 失败\r\n", d, addr);
|
||
return false;
|
||
}
|
||
|
||
if (tx) return true;
|
||
|
||
d = Address | 0x01;
|
||
// 多次尝试启动并发送读取地址
|
||
uint retry = 10;
|
||
bool rs = false;
|
||
while (retry-- && !rs)
|
||
{
|
||
Start();
|
||
WriteByte((byte)d);
|
||
rs = WaitAck(true);
|
||
}
|
||
if (!rs)
|
||
{
|
||
debug_printf("I2C::SendAddr %02X 发送读取地址失败\r\n", d);
|
||
return false;
|
||
}
|
||
|
||
return rs;
|
||
}
|
||
|
||
bool I2C::SendSubAddr(int addr)
|
||
{
|
||
//debug_printf("I2C::SendSubAddr addr=0x%02X \r\n", addr);
|
||
|
||
// 发送子地址
|
||
if (SubWidth > 0)
|
||
{
|
||
// 逐字节发送
|
||
for (int k = SubWidth - 1; k >= 0; k--)
|
||
{
|
||
WriteByte(addr >> (k << 3));
|
||
if (!WaitAck(true)) return false;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
// 新会话向指定地址写入多个字节
|
||
WEAK bool I2C::Write(int addr, const Buffer& bs)
|
||
{
|
||
debug_printf("I2C::Write addr=0x%02X ", addr);
|
||
bs.Show(true);
|
||
|
||
if (!Open()) return false;
|
||
|
||
I2CScope ics(this);
|
||
|
||
bool rs = false;
|
||
for (int i = 0; i < 5; i++) {
|
||
// 发送设备地址
|
||
rs = SendAddress(addr, true);
|
||
if (rs) break;
|
||
|
||
Stop();
|
||
Sys.Sleep(1);
|
||
Start();
|
||
}
|
||
if (!rs) return false;
|
||
|
||
int len = bs.Length();
|
||
for (int i = 0; i < len; i++)
|
||
{
|
||
WriteByte(bs[i]);
|
||
// 最后一次不要等待Ack，因为有些设备返回Nak
|
||
//if (i < len - 1 && !WaitAck(true)) return false;
|
||
if (!WaitAck(i < len - 1)) return false;
|
||
// EEPROM上最后一次也要等Ack，否则错乱
|
||
//if (!WaitAck()) return false;
|
||
}
|
||
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
// 新会话从指定地址读取多个字节
|
||
WEAK uint I2C::Read(int addr, Buffer& bs)
|
||
{
|
||
debug_printf("I2C::Read addr=0x%02X size=%d \r\n", addr, bs.Length());
|
||
|
||
if (!Open()) return 0;
|
||
|
||
I2CScope ics(this);
|
||
|
||
bool rs = false;
|
||
for (int i = 0; i < 5; i++) {
|
||
// 发送设备地址
|
||
rs = SendAddress(addr, false);
|
||
if (rs) break;
|
||
|
||
Stop();
|
||
Sys.Sleep(1);
|
||
Start();
|
||
}
|
||
if (!rs) return 0;
|
||
|
||
uint count = 0;
|
||
int len = bs.Length();
|
||
for (int i = 0; i < len; i++)
|
||
{
|
||
bs[i] = ReadByte();
|
||
count++;
|
||
Ack(i < len - 1); // 最后一次不需要发送Ack
|
||
}
|
||
return count;
|
||
}
|
||
|
||
bool I2C::Write(int addr, byte data) { return Write(addr, Buffer(&data, 1)); }
|
||
|
||
byte I2C::Read(int addr)
|
||
{
|
||
ByteArray bs(1);
|
||
if (!Read(addr, bs)) return 0;
|
||
|
||
return bs[0];
|
||
}
|
||
|
||
ushort I2C::Read2(int addr)
|
||
{
|
||
ByteArray bs(2);
|
||
if (!Read(addr, bs)) return 0;
|
||
|
||
// 小字节序
|
||
return (bs[1] << 8) | bs[0];
|
||
}
|
||
|
||
uint I2C::Read4(int addr)
|
||
{
|
||
ByteArray bs(4);
|
||
if (!Read(addr, bs)) return 0;
|
||
|
||
// 小字节序
|
||
return (bs[3] << 24) | (bs[2] << 16) | (bs[1] << 8) | bs[0];
|
||
}
|
||
|
||
/*HardI2C::HardI2C(I2C_TypeDef* iic, uint speedHz ) : I2C()
|
||
{
|
||
assert_param(iic);
|
||
|
||
I2C_TypeDef* g_I2Cs[] = I2CS;
|
||
_index = 0xFF;
|
||
for(int i=0; i<ArrayLength(g_I2Cs); i++)
|
||
{
|
||
if(g_I2Cs[i] == iic)
|
||
{
|
||
_index = i;
|
||
break;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
Init(_index, speedHz);
|
||
}*/
|
||
|
||
HardI2C::HardI2C(byte index, uint speedHz) : I2C()
|
||
{
|
||
Init(index, speedHz);
|
||
}
|
||
|
||
void HardI2C::Init(byte index, uint speedHz)
|
||
{
|
||
_index = index;
|
||
Speed = speedHz;
|
||
|
||
OnInit();
|
||
|
||
debug_printf("HardI2C_%d::Init %dHz \r\n", _index + 1, speedHz);
|
||
}
|
||
|
||
HardI2C::~HardI2C()
|
||
{
|
||
Close();
|
||
}
|
||
|
||
void HardI2C::SetPin(Pin scl, Pin sda)
|
||
{
|
||
SCL.Set(scl);
|
||
SDA.Set(sda);
|
||
}
|
||
|
||
void HardI2C::GetPin(Pin* scl, Pin* sda)
|
||
{
|
||
if (scl) *scl = SCL._Pin;
|
||
if (sda) *sda = SDA._Pin;
|
||
}
|
||
|
||
/******************************** SoftI2C ********************************/
|
||
|
||
// 3种速率可选择 标准模式100kbps、快速模式400kbps、最高速率3.4Mbps
|
||
SoftI2C::SoftI2C(uint speedHz) : I2C()
|
||
{
|
||
Speed = speedHz;
|
||
_delay = Sys.Clock / speedHz;
|
||
Retry = 100;
|
||
Error = 0;
|
||
Address = 0x00;
|
||
}
|
||
|
||
SoftI2C::~SoftI2C()
|
||
{
|
||
Close();
|
||
}
|
||
|
||
void SoftI2C::SetPin(Pin scl, Pin sda)
|
||
{
|
||
//SCL.Set(scl);
|
||
//SDA.Set(sda);
|
||
// 不用自动检测倒置。
|
||
// 一般I2C初始都是高电平，也就是需要倒置
|
||
// 但是为了更形象地表达高低电平，不要倒置
|
||
SCL.Init(scl, false);
|
||
SDA.Init(sda, false);
|
||
}
|
||
|
||
void SoftI2C::GetPin(Pin* scl, Pin* sda)
|
||
{
|
||
if (scl) *scl = SCL._Pin;
|
||
if (sda) *sda = SDA._Pin;
|
||
}
|
||
|
||
bool SoftI2C::OnOpen()
|
||
{
|
||
assert(!SCL.Empty() && !SDA.Empty(), "未设置I2C引脚");
|
||
|
||
debug_printf("I2C::Open Addr=0x%02X SubWidth=%d \r\n", Address, SubWidth);
|
||
|
||
// 开漏输出
|
||
SCL.OpenDrain = true;
|
||
SDA.OpenDrain = true;
|
||
|
||
debug_printf("\tSCL: ");
|
||
SCL.Open();
|
||
debug_printf("\tSDA: ");
|
||
SDA.Open();
|
||
|
||
// 当总线空闲时这两条线路都是高电平
|
||
SCL = true;
|
||
SDA = true;
|
||
|
||
// SDA/SCL 默认上拉
|
||
if (!SDA.ReadInput()) {
|
||
debug_printf("打开失败，没有在SDA上检测到高电平！\r\n");
|
||
|
||
SCL.Close();
|
||
SDA.Close();
|
||
|
||
return false;
|
||
}
|
||
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
void SoftI2C::OnClose()
|
||
{
|
||
SCL.Close();
|
||
SDA.Close();
|
||
}
|
||
|
||
void SoftI2C::Delay()
|
||
{
|
||
Sys.Delay(5);
|
||
|
||
/*
|
||
右移23位时：
|
||
48M = 5;
|
||
72M = 8;
|
||
108M= 12;
|
||
120M= 14;
|
||
*/
|
||
//int t = Sys.Clock >> 21;
|
||
//while (t-- > 0);
|
||
}
|
||
|
||
// 起始条件 当 SCL 处于高电平期间时，SDA 从高电平向低电平跳变时产生起始条件。
|
||
// 总线在起始条件产生后便处于忙的状态。起始条件常常简记为S。
|
||
/*
|
||
sda ----____
|
||
scl ___--------____
|
||
*/
|
||
void SoftI2C::Start()
|
||
{
|
||
//debug_printf("SoftI2C::Start \r\n");
|
||
// 在SCL高电平期间，SDA产生下降沿
|
||
SCL = true;
|
||
|
||
// 下降沿
|
||
SDA = true;
|
||
Delay();
|
||
SDA = false;
|
||
|
||
Delay();
|
||
SCL = false;
|
||
}
|
||
|
||
// 停止条件 当 SCL 处于高电平期间时，SDA 从低电平向高电平跳变时产生停止条件。
|
||
// 总线在停止条件产生后处于空闲状态。停止条件简记为P。
|
||
/*
|
||
sda ____----
|
||
scl ____----
|
||
*/
|
||
void SoftI2C::Stop()
|
||
{
|
||
//debug_printf("SoftI2C::Stop \r\n");
|
||
// 在SCL高电平期间，SDA产生上升沿
|
||
SCL = false;
|
||
SDA = false;
|
||
Delay();
|
||
|
||
SCL = true;
|
||
Delay();
|
||
SDA = true;
|
||
}
|
||
|
||
// 等待Ack
|
||
bool SoftI2C::WaitAck(bool ack)
|
||
{
|
||
int retry = Retry;
|
||
|
||
// SDA 线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定
|
||
SDA = true;
|
||
SCL = true;
|
||
Delay();
|
||
|
||
if (ack) {
|
||
// 等待SDA低电平
|
||
while (SDA.ReadInput() == ack)
|
||
{
|
||
if (retry-- <= 0)
|
||
{
|
||
//debug_printf("SoftI2C::WaitAck Retry=%d 无法等到ACK \r\n", Retry);
|
||
return false;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
SCL = false;
|
||
Delay();
|
||
|
||
return true;
|
||
}
|
||
|
||
// 发送Ack
|
||
/*
|
||
在 I2C 总线传输数据过程中，每传输一个字节，都要跟一个应答状态位。
|
||
接收器接收数据的情况可以通过应答位来告知发送器。
|
||
应答位的时钟脉冲仍由主机产生，而应答位的数据状态则遵循“谁接收谁产生”的原则，即总是由接收器产生应答位。
|
||
主机向从机发送数据时，应答位由从机产生；主机从从机接收数据时，应答位由主机产生。
|
||
|
||
I2C 总线标准规定：
|
||
应答位为0 表示接收器应答（ACK），常常简记为A；为1 则表示非应答（NACK），常常简记为A。
|
||
发送器发送完LSB 之后，应当释放SDA 线（拉高SDA，输出晶体管截止），以等待接收器产生应答位。
|
||
如果接收器在接收完最后一个字节的数据，或者不能再接收更多的数据时，应当产 生非应答来通知发送器
|
||
*/
|
||
void SoftI2C::Ack(bool ack)
|
||
{
|
||
// SDA 线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定
|
||
SCL = false;
|
||
|
||
SDA = !ack;
|
||
Delay();
|
||
|
||
SCL = true;
|
||
Delay();
|
||
SCL = false;
|
||
|
||
SDA = true;
|
||
Delay();
|
||
}
|
||
|
||
void SoftI2C::WriteByte(byte dat)
|
||
{
|
||
// SDA 线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定
|
||
SCL = false;
|
||
for (byte mask = 0x80; mask > 0; mask >>= 1)
|
||
{
|
||
SDA = (dat & mask) > 0;
|
||
Delay();
|
||
|
||
// 置时钟线为高，通知被控器开始接收数据位
|
||
SCL = true;
|
||
Delay();
|
||
SCL = false;
|
||
Delay();
|
||
}
|
||
|
||
// 发送完一个字节数据后要主机要等待从机的应答，第九位
|
||
SCL = false; // 允许sda变化
|
||
Delay();
|
||
SDA = true; // sda拉高等待应答，当sda=0时，表示从机的应答
|
||
Delay();
|
||
}
|
||
|
||
byte SoftI2C::ReadByte()
|
||
{
|
||
// SDA 线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定
|
||
SDA = true;
|
||
byte rs = 0;
|
||
for (byte mask = 0x80; mask > 0; mask >>= 1)
|
||
{
|
||
SCL = true; // 置时钟线为高使数据线上数据有效
|
||
//Delay(2);
|
||
// 等SCL变高
|
||
uint retry = 50;
|
||
while (!SCL.ReadInput())
|
||
{
|
||
if (retry-- <= 0) break;
|
||
Delay();
|
||
}
|
||
|
||
if (SDA.ReadInput()) rs |= mask; //读数据位
|
||
SCL = false; // 置时钟线为低，准备接收数据位
|
||
Delay();
|
||
}
|
||
|
||
return rs;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
SDA 和SCL 都是双向线路都通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电源电压。
|
||
当总线空闲时这两条线路都是高电平。
|
||
|
||
SDA 线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定。
|
||
数据线的高或低电平状态只有在SCL线的时钟信号是低电平时才能改变。
|
||
起始和停止例外，因此从机很容易区分起始和停止信号。
|
||
*/
|