用s5pc100的GPIO模拟IIC

用s5pc100的GPIO模拟IIC
一、IIC总线介绍
IIC(Inter-Integrated Circuit,又称IIC)总线是一种由PHILIPS公司开发的串行总线，用于连接微控制器及其外围设备，它具有如下特点。
(1)只有两条总线线路:一条串行数据线(SDA),一条串行时钟线(SCL)
(2)每个连接到总线的器件都可以使用软件根据它的唯一的地址来识别
(3)传输数据的设备间是简单的主/从关系
(4)主机可以用作主机发送器或主机接收器
(5)它是一个真正的多主机总线，两个或多个主机同时发起数据传输时，可以通过冲突检测和仲裁来防止数据被破坏
(6)串行的8位双向数据传输，位速率在标准模式下可达100kbit/s,在快速模式下可达400kbit/s,在高速模式下可达3.4Mbit/s



注意:当多个主机试图去控制总线时，通过仲裁可以使得只有一个主机获得总线控制权，并且它传输的信息不被破坏
二、IIC总线的信号类型
IIC总线在传送数据过程中共有3种类型信号：开始信号、结束信号和响应信号
(1)开始信号(S):SCL 为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据
(2)结束信号(P):SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据



(3)响应信号(ACK):接收器在接收到8位数据后，在第9个时钟周期，拉低SDA电平



注意:SDA上传输的数据必须在SCL为高电平期间保持稳定，SDA上的数据只能在SCL为低电平期间变化
三、IIC总线的数据传输格式
发送到SDA线上的每个字节必须是8位的，每次传输可以发送的字节数量不受限制。首先传输的是数据的最高位(MSB)。



启动一个传输时，主机先发送S信号，然后发出8位数据。这8位数据中前7位为从机的地址，第8位表示传输的方向(0表示写操作，1表示读操作)。从机收到后会发出一个ACK信号.



注意:主机接收器在接收到最后一个字节后，也不会发出ACK信号。于是，从机发送器释放SDA线，以允许主机发出P信号结束传输.
三、用GPIO模拟IIC总线时序
通过前面的介绍，我们已经了解了IIC总线。下面我们将用2个pin来模拟IIC的总线时序，来读取稳定传感器LM75的测量的温度。
先来看看LM75硬件的上的连线:



其中I2C_SDA0是数据线,I2C_SCL0是时钟线，它们分别接到s5pc100的GPD3和GPD4,如下图所示



在模拟IIC的时候，用GPD3引脚发送数据或读取数据，用GPD4引脚提供时钟信号即可。
由于s5pc100的GPD这一组的引脚很多，不好单独对其中的某一个引脚操作，为了能单独对其中的某一个管脚单独操作，这里使用了C语言的位域。
typedef struct

        {

                uint8 GPDDAT_0:1;

                uint8 GPDDAT_1:1;

                uint8 GPDDAT_2:1;

                uint8 GPDDAT_3:1;

                uint8 GPDDAT_4:1;

                uint8 GPDDAT_5:1;

                uint8 GPDDAT_6:1;

                uint8 GPDDAT_7:1;

        }gpddat_t;

        #define GPD_DAT (* (volatile gpddat_t *)0xE0300084)

        #define SDA GPD_DAT.GPDDAT_3

        #define SCL GPD_DAT.GPDDAT_4
(1)产生IIC起始信号
SCL 为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据
/*IIC START:SCL = 1,SDA = 1->0*/

        void iic_start()

        {

                SDA = HIGH;

                SCL = HIGH;

                delay(50);

                //高到低的跳变产生start信号 

                SDA = LOW;

                delay(50);

                //在SCL高时，SDA必须保持稳定,SCL低时，SDA可以任意改变

                //此处将SCL拉低的目的是，接下来就要发送数据了

                SCL = LOW;

                delay(50);

                return;

        }
(2)产生IIC停止信号
SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据
/*IIC STOP:SCL = 1,SDA = 0->1*/

        void iic_stop()

        {

                SDA = LOW;

                SCL = LOW;

                delay(50);

                SCL = HIGH;

                delay(50);

                //SCL为高电平时，SDA从低电平跳变到高电平,产生停止信号

                SDA = HIGH;

                delay(50);

                return;

        }
(3)发送数据
/*Write 1 Byte to IIC*/

        void iic_write_byte(uint8 data)

        {

                uint8 loop;

                for(loop = 8;loop > 0;loop --)

                {

                        //先发送最高位,在SCL高电平时,SDA必须保持稳定

                        SDA = data >> 7;

                        SCL = HIGH;

                        delay(50);

                        //SCL为低电平时，SDA可以任意改变

                        SCL = LOW;

                        //低位向高位移动

                        data <<= 1;

                        delay(50);

                }

                return;

        }
(4)读取数据
/*Read 1 byte from IIC*/

        uint8 iic_read_byte()

        {

                uint8 loop;

                uint8 value = 0;

                for(loop = 8; loop > 0;loop --)

                {

                        SCL = HIGH;

                        delay(50);

                        value <<= 1;

                        //读取1位数据

                        value |= SDA;

                        SCL = LOW;

                        delay(50);

                }

                return value;

        }
(5)主机向从机发送ACK信号
void iic_send_ack()

        {

                SCL = HIGH;

                SDA = LOW;

                delay(50);

                SCL = LOW;

                delay(50);

                return;

        }
(6)获取从机给主机的ACK信号
uint8 iic_get_ack()

        {

                uint8 ret;

                SCL = HIGH;

                delay(50);

                ret = SDA;

                SCL = LOW;

                delay(50);

                return ret;

        }
四、读取LM75测量的温度值
通过IIC读取LM75测量温度值的时序如下:



实例代码如下:
unsigned int __read_lm75()

        {

                uint8 ack;

                uint8 high,low;

                //设置IIC连接的pin为输出模式

                SET_GPIO_MODE(GPD.GPDCON,3,1);

                SET_GPIO_MODE(GPD.GPDCON,4,1);

                delay(100);

                //产生起始信号

                iic_start();

                //发送从机地址

                iic_write_byte(0x91);

                //设置IIC连接的pin(SDA)为输入模式

                SET_GPIO_MODE(GPD.GPDCON,3,0);

                //等待从机的ACK

                do{

                        ack = iic_get_ack();

                }while(ack);

                //读取从机发送过来的数据

                high = iic_read_byte();

                //设置IIC连接的pin(SDA)为输出模式

                SET_GPIO_MODE(GPD.GPDCON,3,1);

                //发送ACK信号

                iic_send_ack();

                //设置IIC连接的pin(SDA)为输入模式

                SET_GPIO_MODE(GPD.GPDCON,3,0);

                //读取从机发送过来的数据

                low = iic_read_byte();

                //设置IIC连接的pin(SDA)为输出模式

                SET_GPIO_MODE(GPD.GPDCON,3,1);

                //发送停止信号

                iic_stop();

                return (high <<8) | low;

        }
实验的经验:
1.读不到从机发送的ACK信号，原因是没有将SDA的那根线设为输入模式
2.在做的过程中，一开始每次读取的时候温度的值一直没有改变，后来发现是由于每次没有发送停止信号产生的。