nrf51822裸机教程-IIC

关于IIC总线的核心有以下几点：

：时钟线高电平期间必须保持数据线不变。

：时钟线低电平期间可以改变数据。

：时钟线和数据线上都要接上拉电阻，以使总线不工作时，两根线的电平都处于高电平状态。

：每个传输的字节后面需要由对方回送一个应答信号。

 

由上面可知，在时钟线为高电平的时候如果数据线改变，那么就是”不合法” 的。于是就刚好利用这种”不合法的”的跳变来作为数据 起始信号和停止信号。

于是规定：

：时钟线为高电平时，数据线由高到低跳变为起始信号

：时钟线为高电平时，数据线有低到高跳变为 停止信号。

 

关于IIC的原理和时序，网上很多文章，这里主要介绍 51822 硬件Iic的使用。

 

首先看先相关寄存器的说明：

STARTRX: 启动接收，即iic的读。

STARTTX：启动发送，即写。

ADDRESS: 设备地址寄存器，IIC 总线的通信，总是以地址+读写标识 开始，因为总线上可能挂了不止一个IIC设备，所以需要通过发送地址来说明要和哪个设备通信。

 

这里需要注意的是，51822的ADRESS寄存器只有7位有效，不包含低8位的 读写指示，读写指示是 硬件通过 你是启动读(通过设置STARTRX寄存器)还是启动写(通过设置STARTTX寄存器)来自动 在ADDRESS的7位发送完后在发送的。

所以在使用时，你不需要自己根据是读还是写，而设置地址寄存器ADDRESS =( ADDRESS<<8) |0x01 或ADDRESS =( ADDRESS<<8)&0xfe。 而是 直接ADDRESS = 7位设备地址 就可以了。读写位 会有硬件自动发送。

 

 

STOP:停止IIC

SUSPEND:挂起IIC(暂停)，通常在 IIC读中使用，是为了在收到一个字节后，暂停IIC的传输，以保证 接收数据寄存器不被后续的数据覆盖。

RESUME:恢复被暂停的IIC，继续传输

 

 

关于事件寄存器，主要是如下两个事件需要关注：

RXDREADY: 指示数据接收完成。

TXDREADY:指示数据发送完成

BB：该事件在每一个字节发送或者接收之前产生，改事件通常使用在 读操作中，即接收操作。

 

SHORTS:该寄存器重要用来 将某个event和task短接。上面 说过，通过 设置SUSPEND可以暂停IIC总线，这样可以避免后续的接收数据覆盖了接收寄存器中的数据，而BB事件在每次数据接收之前会产生。 于是在接收过程中，可以通过判断接收的数据量如果还大于1那么久应该  通过SHORTS寄存器将BB事件和SUSPEND任务短接，那么每次从接收寄存器RXD中提取数据时，IIC总线就会自动被暂停，也就避免了后续数据覆盖了RXD内容，而如果接收的数据只剩最后一个了，那么久可以将ＢＢ事件和STOP 任务短接，那么在接收最后一个数据后就会自动发送停止信号了。这块看后面的代码注释更好理解。

 

INTEN:

INTENSET:

INTENCLR:

以上三个寄存器都是用来设置 当产生各种事件是是否产生中断。本教程中并未使用中断。

 

ERRORSRC:用来记录产生的错误原因

 

PSELSCL:用来选择哪个引脚作为 时钟线

PSELSDA:用来选择哪个引脚作为数据线

 

RXD:从该寄存器中提取接收到的数据

TXD：将要发送的数据填入该寄存器

 

FREQUENCY:设置 发送速率

ADDRESS:设置要通信的设备的地址

 

51822的IIC写操作如下图所以所示：

所以对于写需要如下几个步骤：

1：首先设置地址寄存器。

2：设置 STARTTX启动写操作。

3：将要发送的数据放入TXD寄存器中。

4：等待TXDSENT信号

5：如果有数据，继续将后续数据放入TXD中，并会到步骤4.否则到步骤6

6：设置STOP寄存器，并等待IIC停止了。

 

 

 

对于读操作，一般IIC设备都需要先提供要读的寄存器或地址。所以读操作一般需要先有一个写操作，来设置要读的地址或寄存器，然后再跟随读操作。51822提供的操作图如下所示:

所以对于需要先写地址再执行读的操作有如下几个步骤：

1：设置设备地址

2：设置STARTTX启动写操作

3：将要发送的数据(寄存器地址或数据地址)写入TXD寄存器中

4：等待TXDSENT 事件，以确定数据发送完毕。

5：判断是否只有一个要读的数据，如果不是设置 SHORTS将BB event和SUSPEND task短接(BB evnet 产生时自动触发SUSPEND task)，否设置则BB event和STOP task短接。

6：设置STARTRX寄存器启动读操作。

7：等待RXDRDY事件，提取数据。如果后续只有一个要读的数据了，则设置BB event和STOP task短接，并跳到8。否则继续执行7

8：等待STOPED信号。

=下面介绍main.c代码细节。我的板子上有一个MPU6050是通过IIC来操作的，所以这里就使用该设备来验证IIC驱动的正确性。 根据板子的接线原理图，6050的设备地址为0x69，根据6050的手册知道该传感器  0x75地址的寄存器中存放的数据始终未0x68，所以下面就读这个寄存器中的值，来验证IIC是否正确通信,分别用两个led来指示读取的数据是否正确

 

PS:下面的驱动只是为了说明驱动原理，错误情况处理以及等待超时都没有做，如果自己的项目中需要使用IIC，请使用sdk中提供的，或者将下面的驱动参考SDK中的驱动加上错误处理和超时处理的相关代码。

#include "nrf51.h"
#include "nrf_gpio.h"
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include "nrf_delay.h"

#define SCL_PIN        (1)
#define SDA_PIN        (5)

void iic_init(void){
    NRF_TWI0->PSELSCL = SCL_PIN;
    NRF_TWI0->PSELSDA = SDA_PIN;

    NRF_TWI0->FREQUENCY = 0x06680000;//400Khz
    NRF_TWI0->ENABLE = 5;

    //清零各种事件
    NRF_TWI0->EVENTS_STOPPED = 0;
    NRF_TWI0->EVENTS_RXDREADY = 0;
    NRF_TWI0->EVENTS_TXDSENT = 0;
    NRF_TWI0->EVENTS_BB = 0;
    NRF_TWI0->EVENTS_ERROR = 0;
}


void write_datas(uint8_t dev_addr, uint8_t arg_addr, uint32_t len, uint8_t *p_data, bool is_stop){

    NRF_TWI0->ADDRESS = dev_addr;

    NRF_TWI0->TXD = arg_addr;
    NRF_TWI0->EVENTS_TXDSENT = 0;            //先清零一下事件

    NRF_TWI0->TASKS_STARTTX = 0X01;            //开始启动发送

    while(1){
        while( NRF_TWI0->EVENTS_TXDSENT == 0 ){ }    //等待发送完成

        NRF_TWI0->EVENTS_TXDSENT = 0;        //清零
        if( (len--) == 0 ){
            break;

        }
        NRF_TWI0->TXD = *p_data++;
    }
//判断是否需要停止IIC，对于单独的写操作，应该需要停止IIC,
//对于读寄存器中值的操作，因为需要先写地址，后再发起读，所以前面的写操//作之后就不需要 停止IIC。

    if ( is_stop ){
        NRF_TWI0->EVENTS_STOPPED = 0;
        NRF_TWI0->TASKS_STOP = 1;
        while( NRF_TWI0->EVENTS_STOPPED == 0){};    //等待iic正确结束
    }
}


void read_data(uint8_t dev_addr, uint8_t arg_addr, uint32_t len, uint8_t *p_data){

    write_datas(dev_addr, arg_addr, 0, NULL, false);    //先写地址

//    NRF_TWI0->ADDRESS = dev_addr;    //设置地址

    if ( len == 1 ){
        NRF_TWI0->SHORTS = 2;
    }else{
        NRF_TWI0->SHORTS = 1;    //将BB事件和SUSPEND短接，则每次接收到数据后，总线被挂起，目的是为了在提取数据的时候，防止对方又发送数据过来导致接收的数据被覆盖
    }
    NRF_TWI0->EVENTS_RXDREADY = 0;            //先清零一下事件
    NRF_TWI0->EVENTS_STOPPED = 0;
    NRF_TWI0->TASKS_STARTRX = 0X01;            //开始启动接收

    while( (len--) > 0 ){
        while( NRF_TWI0->EVENTS_RXDREADY == 0 ){}    //等待接收到数据
        NRF_TWI0->EVENTS_RXDREADY = 0;    //清零事件
        *p_data++ = NRF_TWI0->RXD;

        if( len == 0){
            break;
        }
        if ( len == 1){
            NRF_TWI0->SHORTS = 2;
        }
        NRF_TWI0->TASKS_RESUME = 1;
    }
    while ( NRF_TWI0->EVENTS_STOPPED == 0){}
}


#define LED1 (18)
#define LED2 (19)

int main(void){
    uint8_t who_am_i;

    //我的板子 是高电平点亮LED，这里是置低关led
    nrf_gpio_cfg_output(LED1);
    nrf_gpio_pin_clear(LED1);
    nrf_gpio_cfg_output(LED2);
    nrf_gpio_pin_clear(LED2);

    nrf_delay_ms(50);
    iic_init();


    read_data(0x69, 0x75, &who_am_i, 1);
    if(who_am_i == 0x68){
            nrf_gpio_pin_set(LED1);
    }else{
            nrf_gpio_pin_set(LED2);
    }
    while(1);
    return 0;
}