MAXQ2000微控制器软件I2C驱动

引言

I2C (内置集成电路)是一种2线接口，实现集成电路之间的双向通信。本应用笔记介绍maxqi2c库，它是MAXQ2000微控制器(μC)的软件I2C驱动。

maxqi2c库采用扩展C语言编写，由MAXQ的IAR嵌入式平台编译。它由两个文件组成：maxqi2c.h和maxqi2c.c。当这些文件包含在MAXQ2000固件工程时，使用μC的任意GPIO引脚，便可实现100kHz或者400kHz灵活的I2C通信。

MAXQ系列的微控制器具有高速、灵活的GPIO模块以及独立的I/O供电，适用于位拆裂等应用。

本应用笔记讨论的实例工程文件可以从Maxim Integrated Products网站下载。

配置maxqi2c库

用户应将maxqi2c库文件(maxqi2c.h和maxqi2c.c)复制到MAXQ2000工程目录中，对文件进行配置，建立所需的I2C接口。通过编辑以下代码(清单1)实现所有的配置，该代码位于maxqi2c.h源文件的开始：
清单1. maxi2c.h用户定义代码。  

/* USER MUST CUSTOMIZE THE FOLLOWING DEFINE STMTS - START */
// Enter the port used for SDA and SCL
#define SDA_PORT 0
#define SCL_PORT 0

// Enter the pin used for SDA and SCL
#define SDA_PORT_BIT 0
#define SCL_PORT_BIT 1

// Uncomment one of these define statements to select I2C bus speed
#define I2C_400_KHZ
//#define I2C_100_KHZ

// Comment out the following define statement to disable clock
// stretching in i2cRecv()
#define I2C_CLOCK_STRETCHING
/* USER MUST CUSTOMIZE THE FOLLOWING DEFINE STMTS - END */

注释：用户定义代码编译时实现，因此，运行时间固定。

选择SCL和SDA引脚

需选择两个GPIO引脚用作SCL和SDA。为SCL和SDA选择了I/O之后，必须对SDA_PORT和SCL_PORT定义语句进行编辑，以反映SDA和SCL所需的端口。也必须对SDA_PORT_BIT和SCL_PORT_BIT定义语句进行编辑，以反映SDA和SCL所需的引脚(在所选端口上)。

上面清单1中的源代码在I/O端口0分配引脚0，作为SDA，在I/O端口0分配引脚1，作为SCL。

选择通信速率

通过注释I2C_400_KHZ和I2C_100_KHZ两个定义语句之一来选择通信速率。

清单1的源代码通过400kHz I2C总线初始化maxqi2c库，进行通信。由于I2C接口是逐位控制，通信速率实际略低于400kHz (或者，另一种选择100kHz)。为达到全速400kHz通信，固件设计人员必须学习maxi2c库，去掉某些源代码，发挥库的灵活性。

注释：maxqi2c库包括时延以满足I2C规范。这些时延在maxqi2c.c文件的开始，假设MAXQ2000具有20MHz系统时钟；如果采用了速率较低的时钟，可以减小时延。

使用时钟扩展

maxqi2c库的时钟扩展仅在调用i2cRecv()函数开始传送时(地址传输完毕，经过地址确认后，或者在传送开始时)使用。因此，I2C传送可以采用以下格式的时钟扩展：  

[S] [ADDR] [R] [A] [clock stretch] [DATA0] [A] ... [DATAN-1] [A]
or
[clock stretch] [DATA0] [A] ... [DATAN-1] [N] [P]
or
[clock stretch] [DATA0] [A] ... [DATAN-1] [A]

使用maxqi2c一节中的i2cRecv()说明，maxqi2c库使用实例一节中的代码解释了怎样产生这些格式的I2C命令。

要使能时钟扩展，则不应注释掉I2C_CLOCK_STRETCHING定义声明。如果不需要时钟扩展，通过注释掉I2C_CLOCK_STRETCHING定义语句禁用它。禁用时钟扩展会稍微提高maxqi2c库i2cRecv()函数的速率。

上面清单1的源代码使能时钟扩展。

使用maxqi2c

由4个函数实现maxqi2c库从软件I2C驱动发送和接收数据：i2cInit()、i2cIsAddrPresent()、i2cSend()和i2cRecv()。这些函数的文档也包含在maxqi2c.h文件中。

这些函数都不需要正式的参数，而是采用4个全局变量为这些函数存储参数：i2cData (无符号字符 *)、i2cDataLen (无符号整数)、i2cDataAddr (无符号字符)和i2cDataTerm (无符号字符)。该方法在函数调用时不进行数据复制，从而支持固件以更快的速率运行。4个用作maxqi2c库参数的全局变量是：i2cData (无符号字符 *)、i2cDataLen (无符号整数)、i2cDataAddr (无符号字符)和i2cDataTerm (无符号字符)。 i2cInit()必须在调用任何其他maxqi2c函数之前调用该函数。它初始化maxqi2c.h文件中用户定义代码所选择的端口引脚。该函数不需要参数(局部或者全局)，不返回数值。

i2cIsAddrPresent()

该函数使MAXQ2000能够查询I2C总线，以确定是否有特定地址的器件。该函数有一个参数——全局变量i2cDataAddr，它必须由器件地址装入，查询I2C总线是否有器件。该函数还返回一个数值(无符号字符类型)。如果找到了给定地址的器件，该数值等于I2C_XMIT_OK，如果没有找到给定地址的器件，则等于I2C_XMIT_FAILED。

为确定在I2C总线上是否有特定器件，i2cIsAddrPresent()按照下面的格式发送一个I2C命令：

[S] [ADDR] [W] [A] [P]

i2cSend()

该函数使MAXQ2000能够通过软件I2C驱动向器件传送数据。i2cSend()需要以下4个参数(均为全局变量)来初始化：  

i2cData (无符号字符 *)：被传送字节阵列的第一个字节指针。

i2cDataLen (无符号整数)：向I2C总线传送的字节数(不包括器件地址)。

i2cDataAddr (无符号字符)：数据将被传送到的器件的地址。注意，如果该变量设置为0，将不发送地址 ，传送I2C数据。

i2cDataTerm (无符号字符)：I2C传送如何结束。调用i2cSend(): I2C_TERM_NONE或者I2C_TERM_STOP时，该变量可以取两个值。

在I2C总线上向器件传送数据的格式取决于4个全局变量的取值。表1列出了这些全局变量不同取值时的I2C命令格式。


注释：表1中的最后3个格式显示了i2cSend()怎样向I2C总线上的同一个器件连续发送数据。

如果寻址器件每一字节作出应答，i2cSend()函数返回一个等于I2C_XMIT_OK的数值(无符号字符类型)，如果寻址器件每字节没有应答，返回值则等于I2C_XMIT_FAILED。当一个字节没有得到应答时，函数将立即返回。

i2cRecv()

该函数使MAXQ2000能够使用软件I2C驱动从器件接收数据。i2cRecv()函数需要以下4个参数(均为全局变量)来初始化：  

i2cData (无符号字符 *)：存储接收数据阵列的第一个字节指针。

i2cDataLen (无符号整数)：从I2C总线上接收到的字节数(不包括器件地址)。

i2cDataAddr (无符号字符)：将要接收数据的器件地址。注意，如果该变量设置为0，将不发送地址，接收I2C数据。

i2cDataTerm (无符号字符)：I2C传送如何结束。调用i2cRecv(): I2C_TERM_NONE、I2C_TERM_ACK或者I2C_TERM_NACK_AND_STOP时，该变量可以取三个值。

在I2C总线上从器件接收数据的格式取决于4个全局变量的取值。表2列出了这些全局变量不同取值时的I2C命令格式。


注释：表2中的最后3个格式显示了i2cRecv()怎样从I2C总线上的同一个器件连续接收数据。

如果地址作为I2C命令的一部分进行发送，没有得到应答，i2cRecv()函数返回一个等于I2C_XMIT_FAILED的数值(无符号字符)，否则，返回I2C_XMIT_OK。