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Cortex_A9----I2C

分类： C/C++

2016-06-06 18:22:46

IIC
1. 概念，IIC是由PHILIPS公司推出的两线式串行总线，通过串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)在连接到总线上的设备间进行
   传递消息，每一个设备都有自己唯一的地址识别
2. 看原理图，找到从机设备(三轴加速度传感器)所接的IIC引脚 -- I2C_SCL5 I2C_SDA5
   配置相关引脚为IIC功能  -- XspiMISO0/I2C_5_SDA/GPB_2   XspiMOSI0/I2C_5_SCL/GPB_3
   1. GPBCON
      GPBCON[2]   [11:8]：0x3 = I2C_5_SDA
      GPBCON[3]  [15:12]：0x3 = I2C_5_SCL
   2. GPBPUD
      GPBPUD[n] [2n + 1:2n]：0x0 = Disables Pull-up/Pull-down
   
3. 看芯片手册上的IIC概述
   1. 当IIC被闲置的时候，SDA和SCL都处于高电平，在SCL处于高电平的时候，SDA的一个下降沿表示一个start信号
                                                                      SDA的一个上升沿表示一个stop信号
   2. 我们的start和stop信号都是有主机设备产生的
   3. 主机发送start信号后接着通过SDA发送一个7bits的地址，这个地址决定主机要通信的从机设备，第八位决定主机是要读
      从机设备还是写从机设备
      从SDA发送的数据只能是八位八位的，在接收到一个字节后会立马发出一个响应信号（ACK）
      主机通过判断中断挂起位来判断是否接受到数据或者ACK应答信号


   4. IIC的四种操作模式
      主机发送、主机接收、从机发送、从机接收
   5. 分析时序图
      
   6. 寄存器  - 看原理图发现我们的三轴加速度传感器接I2C_SCL5
      1. I2CCON5
         Acknowledge generation     [7]: 1 = Enables
                                         In Tx mode, the I2CSDA is idle in the ACK time.
                                         In Rx mode, the I2CSDA is low in the ACK time
         注意： ACK generation is disabled before Reading the last data to generate the STOP condition in Rx mode.
         Tx clock source selection  [6]: 0 = I2CCLK = fPCLK/16
                                         1 = I2CCLK = fPCLK/512
         Tx/Rx Interrupt  (5)       [5]: 1 = Enables
         Interrupt pending flag     [4]: 0 = 1) No interrupt is pending (If Read).
                                             2) Clears pending condition and resumes the operation (if Write).
                                         1 = 1) Interrupt is pending (If Read)
                                             2) N/A (If Write)
         Transmit clock value (4) [3:0]: Tx clock = I2CCLK/(I2CCON[3:0] + 1)
      2. I2CSTAT5
         Mode selection  [7:6]: 00 = Slave receive mode
                                01 = Slave transmit mode
                                10 = Master receive mode
                                11 = Master transmit mode
         Busy signal status/START STOP condition [5]: 0 = (Read) Not busy (If Read)
                                                          (write) STOP signal generation
                                                      1 = (Read) Busy (If Read)
                                                          (write) START signal generation.
                                                      Transfers the data in I2CDS automatically just after the start signal.
         Serial output    [4]: 1 = Enables Rx/Tx
         Last-received bit status flag [0]：1 = Last-received bit is set to 1 (does not receive ACK).
      3. I2CADD5                               //用来读从机地址的
         Slave address  [7:0]: Slave address: [7:1]
      4. I2CDS5
         Data shift     [7:0]: 8-bit data shift register for I2C-bus Tx/Rx operation


4. 看MPU6050的数据手册（Datasheet）
   1. The slave address of the MPU-60X0 is b110100X which is 7 bits long. The LSB bit of the 7 bit address is
      determined by the logic level on pin AD0
      经查看三轴加速度的原理图发现AD0为0，所以从机地址是0x68  ==》  slave_addr = 0x68
   2. To read the internal MPU-60X0 registers, the master sends a start condition, followed by the IIC address and
      a write bit, and then the register address that is going to be read
      当要对MPU6050内部的寄存器进行操作时，在发送完IIC从机地址收到ACk后还要接着发送6050内部寄存器地址
   2. 分析主发从(MPU6050)收的时序


5. 查看MPU6050的寄存器手册(Register Map)  寄存器都是8位的
   SMPLRT_DIV      0x19 //陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz)                                 
   CONFIG          0x1A //低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)                                   
   GYRO_CONFIG     0x1B //陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)             
   ACCEL_CONFIG    0x1C //加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x18(不自检，2G，5Hz)                                                                                                                                          
   GYRO_ZOUT_H     0x47 //获取MPU6050-Z轴角速度高字节                                                                   
   GYRO_ZOUT_L     0x48 //获取MPU6050-Z轴角速度低字节                                                                   
   PWR_MGMT_1      0x6B //电源管理，典型值：0x00(正常启用)  用来设置6050内部时钟                                


6. 写程序
   iic_init
   /* 1. 初始化GPIO引脚为IIC相关功能 */
   GPBCON = GPBCON & (~(0xf<<8))  | (0x3<<8);      //配置GPB_2引脚为IIC_SDA
   GPBCON = GPBCON & (~(0xf<<12)) | (0x3<<12);     //配置GPB_3引脚为IIC_SCL
   
   /* 2. 设置IIC的工作时钟，使能IIC中断，使能ACK */
   I2CCON5 |= (0x7<<5);
   
   /* 3. 使能IIC串口输出 */
   I2CSTAT5 |= (1<<4);


   /*********************************************************************************************************/


   iic_write  -- 参数：addr_slave(从机地址)   addr_slave_reg(从机寄存器地址)  data
   /* 1. 发送start信号 */
   I2CSTAT5 |= (1<<5);
   
   /* 2. 设置主发模式 */
   I2CSTAT5 |= (3<<6);
   
   /* 3. 发送IIC从机设备地址 */
   I2CDS5 = (0x68<<1);
   while(!(I2CCON5 & (1<<4)));     //等待，直到中断被挂起(收到ACK)
   
   /* 4. 发送从设备内部寄存器地址，发送后先清中断挂起(从新开始发送)，然后再等待中断被挂起(收到ACK) */
   I2CDS5 = addr_slave_reg;
   I2CCON5 &= ~(1<<4);             //清中断挂起位
   while(!(I2CCON5 & (1<<4)));     //等待，直到中断被挂起(收到ACK)
   
   /* 5. 发送数据，发送前先等待中断被挂起(收到ACK)，然后清中断挂起，最后再发送 */
   I2CDS5 = data;
   I2CCON5 &= ~(1<<4);
   while(!(I2CCON5 & (1<<4)));
   
   /* 6. 发送stop信号，禁止接受ACK */
   I2CSTAT5 = 0xd0;
   
   /* 请中断挂起 */
   I2CCON5 &= ~(1<<4);
   
   delay_ms(10);
   
   /*********************************************************************************************************/
   
   iic_read  -- 参数：addr_slave(从机地址)   addr_slave_reg(从机寄存器地址)
   /* 1. 发送start信号 */
   I2CSTAT5 |= (1<<5)|(1<<4);
   
   /* 2. 设置主发模式 */
   I2CSTAT5 |= (3<<6);
   
   /* 3. 发送IIC从机设备地址+写0 */
   I2CDS5 = (0x68<<1);
   while(!(I2CCON5 & (1<<4)));     //等待，直到中断被挂起(收到ACK)
   
   /* 4. 发送从设备内部寄存器地址，发送后先清中断挂起(从新开始发送)，然后再等待中断被挂起(收到ACK) */
   I2CDS5 = addr_slave_reg;
   I2CCON5 &= ~(1<<4);             //清中断挂起位
   while(!(I2CCON5 & (1<<4)));     //等待，直到中断被挂起(收到ACK)
   
   /* 5. 清中断，发stop信号 */
   I2CCON5 &= ~(1<<4);
   I2CSTAT5 = 0xd0;
   
   /* 6. 设置主机接收模式 */
   I2CSTAT5 = I2CSTAT5& (~(3<<6)) | (2<<6);
   
   /* 7. 发送start信号，发从机地址+读1位 */
   I2CSTAT5 |= (1<<5);
   I2CDS5 = (0x68<<1) | 0x1;
   while(!(I2CCON5 & (1<<4)));
   
   /* 5. 发送数据，发送前先等待中断被挂起(收到ACK)，然后清中断挂起，最后再发送 */
   I2CDS5 = data;
   I2CCON5 &= ~(1<<4);
   while(!(I2CCON5 & (1<<4)));
   
   /* 6. 发送stop信号 */
   I2CSTAT5 = 0xd0;
   
   /* 清中断挂起位 */
   I2CCON5 &= ~(1<<4);
   
   delay_ms(10);
   
   /*********************************************************************************************************/
   
   init_mpu6050
   iic_write(SlaveAddress, PWR_MGMT_1, 0x00);  //设置使用内部时钟8M
   iic_write(SlaveAddress, SMPLRT_DIV, 0x07);  //设置陀螺仪采样率
   iic_write(SlaveAddress, CONFIG, 0x06);  //设置数字低通滤波器
   iic_write(SlaveAddress, GYRO_CONFIG, 0x18);  //设置陀螺仪量程+-2000度/s
   iic_write(SlaveAddress, ACCEL_CONFIG, 0x0);  //设置加速度量程+-2g


   最后一步，在main中读Z轴的加速度
   zvalue_h = iic_read(SlaveAddress, GYRO_ZOUT_H); //获取MPU6050-Z轴角速度高字节
   zvalue_l = iic_read(SlaveAddress, GYRO_ZOUT_L); //获取MPU6050-Z轴角速度低字节
   zvalue  =  (zvalue_h<<8)|zvalue_l; //获取MPU6050-Z轴角速度




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  1. #include "exynos_4412.h"
  2. #include "uart.h"


  5. //****************************************
  6. //    MPU6050内部地址
  7. //****************************************
  8. #define    SMPLRT_DIV        0x19    //陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz)
  9. #define    CONFIG             0x1A    //低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)
  10. #define    GYRO_CONFIG        0x1B    //陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)
  11. #define    ACCEL_CONFIG    0x1C    //加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x18(不自检，2G，5Hz)
  12. #define    ACCEL_XOUT_H    0x3B
  13. #define    ACCEL_XOUT_L    0x3C
  14. #define    ACCEL_YOUT_H    0x3D
  15. #define    ACCEL_YOUT_L    0x3E
  16. #define    ACCEL_ZOUT_H    0x3F
  17. #define    ACCEL_ZOUT_L    0x40
  18. #define    TEMP_OUT_H        0x41
  19. #define    TEMP_OUT_L        0x42
  20. #define    GYRO_XOUT_H        0x43
  21. #define    GYRO_XOUT_L        0x44
  22. #define    GYRO_YOUT_H        0x45
  23. #define    GYRO_YOUT_L        0x46
  24. #define    GYRO_ZOUT_H        0x47
  25. #define    GYRO_ZOUT_L        0x48
  26. #define    PWR_MGMT_1        0x6B    //电源管理，典型值：0x00(正常启用)
  27. #define    WHO_AM_I        0x75    //IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读)
  28. #define    SlaveAddress    0x68    //MPU6050-I2C地址



  32. /**********************************************************************
  33.  *函数功能：延时函数
  34.  **********************************************************************/
  35. void mydelay_ms(int time)
  36. {
  37.     int i, j;
  38.     while(time--)
  39.     {
  40.         for (i = 0; i < 5; i++)
  41.             for (j = 0; j < 514; j++);
  42.     }
  43. }


  46. /**********************************************************************
  47.  * 函数功能：I2C向特定地址写一个字节
  48.  * 输入参数：
  49.  *         slave_addr： I2C从机地址
  50.  *              addr： 芯片内部特定地址
  51.  *              data：写入的数据
  52. **********************************************************************/

  54. void iic_write (unsigned char slave_addr, unsigned char addr, unsigned char data)
  55. {

  57.     I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON | (1<<6) | (1<<5);    //设置I2C时钟预分配512、使能I2C中断
  58.     I2C5.I2CSTAT |= 0x1<<4;                         //使能I2C串口输出

  60.     I2C5.I2CDS = slave_addr<<1 ;                 //MPU6050-I2C地址+写位0
  61.     I2C5.I2CSTAT = 0xf0;                         //主机发送模式 、使能I2C的发送和接受、发出开始信号
  62.     while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));                 //等待ACK周期后，中断挂起

  64.     I2C5.I2CDS = addr;                                //数据写入地址（MPU6050芯片内部地址）
  65.     I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));            //清除中断标志位
  66.     while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));                    //等待ACK周期后，中断挂起

  68.     I2C5.I2CDS = data;                                //要写入的数据
  69.     I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));            //清除中断标志位
  70.     while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));                    //等待ACK周期后，中断挂起

  72.     I2C5.I2CSTAT = 0xD0;                             //发出停止信号
  73.      //1101 0000
  74.     I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));            //清除中断标志位
  75.     mydelay_ms(10);                                    //延时等待I2C停止信号生效
  76. }


  79. /**********************************************************************
  80.  * 函数功能：I2C从特定地址读取1个字节的数据
  81.  * 输入参数：    slave_addr： I2C从机地址
  82.  *                       addr： 芯片内部特定地址
  83.  * 返回参数： unsigned char： 读取的数值
  84. **********************************************************************/

  86. unsigned char iic_read(unsigned char slave_addr, unsigned char addr)
  87. {

  89.     unsigned char data = 0;

  91.     I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON | (1<<6) | (1<<5);    //设置I2C时钟预分配512、使能I2C中断
  92.     I2C5.I2CSTAT |= 0x1<<4;                         //使能I2C串口输出

  94.     I2C5.I2CDS = slave_addr<<1;                        //MPU6050-I2C地址+写位0
  95.     I2C5.I2CSTAT = 0xf0;                         //主机发送模式 、使能I2C的发送和接受、发出开始信号
  96.     while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));                    //等待ACK周期后，中断挂起

  98.     I2C5.I2CDS = addr;                                //读取数据的地址（MPU6050芯片内部地址）
  99.     I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));            //清除中断标志位
  100.     while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));                    //等待ACK周期后，中断挂起


  103.     I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));            //清除中断标志位

  105.     I2C5.I2CDS = slave_addr << 1 | 0x01;            //MPU6050-I2C地址+读位1
  106.     I2C5.I2CSTAT = 0xb0;                         //主机接受模式 、使能I2C的发送和接受、发出开始信号
  107.     while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));                    //等待ACK周期后，中断挂起



  111.     I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<7))&(~(1<<4));//禁止ACK信号、清除中断标志位
  112.     while(!(I2C5.I2CCON & (1<<4)));                    //等待ACK周期后，中断挂起
  113.     data = I2C5.I2CDS;                                //读取数据


  116.     I2C5.I2CSTAT = 0x90;                            //发出停止信号
  117.     I2C5.I2CCON = I2C5.I2CCON & (~(1<<4));            //清除中断标志位
  118.     mydelay_ms(10);                                    //延时等待I2C停止信号生效

  120.     return data;                                    //返回读取的数值

  122. }


  125. /**********************************************************************
  126.  * 函数功能：MPU6050初始化
  127. **********************************************************************/

  129. void MPU6050_Init ()
  130. {
  131.     iic_write(SlaveAddress, PWR_MGMT_1, 0x00);         //设置使用内部时钟8M
  132.     iic_write(SlaveAddress, SMPLRT_DIV, 0x07);        //设置陀螺仪采样率
  133.     iic_write(SlaveAddress, CONFIG, 0x06);            //设置数字低通滤波器
  134.     iic_write(SlaveAddress, GYRO_CONFIG, 0x18);        //设置陀螺仪量程+-2000度/s
  135.     iic_write(SlaveAddress, ACCEL_CONFIG, 0x0);        //设置加速度量程+-2g
  136. }



  140. /**********************************************************************
  141.  * 函数功能：主函数
  142.  **********************************************************************/

  144. int main(void)
  145. {

  147.     unsigned char zvalue_h,zvalue_l;                        //存储读取结果
  148.     short int zvalue;

  150.     /*设置GPB_2引脚和GPB_3引脚功能为I2C传输引脚*/
  151.     GPB.CON = (GPB.CON & ~(0xF<<12)) | 0x3<<12;                 //设置GPB_3引脚功能为I2C_5_SCL
  152.     GPB.CON = (GPB.CON & ~(0xF<<8)) | 0x3<<8;                //设置GPB_2引脚功能为I2C_5_SDA

  154.     uart_init();                                             //初始化串口
  155.     MPU6050_Init();                                            //初始化MPU6050

  157.     printf("\n********** I2C test!! ***********\n");
  158.     while(1)
  159.     {
  160.         zvalue_h = iic_read(SlaveAddress, GYRO_ZOUT_H);        //获取MPU6050-Z轴角速度高字节
  161.         zvalue_l = iic_read(SlaveAddress, GYRO_ZOUT_L);        //获取MPU6050-Z轴角速度低字节
  162.         zvalue = (zvalue_h<<8)|zvalue_l;                    //获取MPU6050-Z轴角速度

  164.         printf(" GYRO--Z :Hex: %d    \n", zvalue);            //打印MPU6050-Z轴角速度
  165.         mydelay_ms(100);
  166.     }
  167.     return 0;
  168. }


































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