PIC单片机之I2C通信（主模式）

只看该作者 · 2019-7-25 11:06

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。

只看该作者 · 2019-7-25 11:06

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。

只看该作者 · 2019-7-25 11:07

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。

只看该作者 · 2019-7-25 11:07

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。

只看该作者 · 2019-7-25 11:07

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;

只看该作者 · 2019-7-25 11:08

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。

只看该作者 · 2019-7-25 11:08

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

只看该作者 · 2019-7-25 11:08

main.c文件

#include<pic.h>
#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
}

只看该作者 · 2019-7-25 11:09

void init_gpio(void)
{
PORTA=0;
LATA =0;
ANSELA=0x00;
TRISA =0xF8;

PORTC=0;
LATC=0;
ANSELC = 0x00;
TRISC =0xFF;
}

只看该作者 · 2019-7-25 11:09

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;
}

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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
}

只看该作者 · 2019-7-25 11:09

void delay(unsigned int n)
{
while(n--);
}

只看该作者 · 2019-7-25 11:10

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;

}

只看该作者 · 2019-7-25 11:10

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);
}

}

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void DB_DEC(void)
{
if(DB_VALUE  > 0)
{
      DB_VALUE --;
      eeprom_write(0x00, DB_VALUE);
      tx_pro(DB_VALUE);
}
}

只看该作者 · 2019-7-25 11:11

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
}

只看该作者 · 2019-7-25 11:11

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;
      }

}

}