?? twi_main.c
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**** AVR TWI讀寫讀寫范例 ***
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**** 作者： HJJourAVR ***
**** 編譯器：WINAVR20050214 ***
**** ***
**** www.OurAVR.com 2005.10.18 ***
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/*
本程序簡單的示范了如何使用ATMEGA16的TWI 讀寫AT24C02 IIC EEPROM
TWI協議
(即IIC協議,請認真參考IIC協議的內容，否則根本就不能掌握)
一主多從的應用，M16作主機
(M16做從機和多主多從的應用不多，請自行參考相關文檔)
中斷模式
(因為AVR的速度很高，而IIC的速度相對較低，
采用查詢模式會長時間獨占CPU，令CPU的利用率明顯下降。
特別是IIC速度受環境影響只能低速通訊時，對系統的實時性產生嚴重的影響。
查詢模式可以參考其它文檔和軟件模擬IIC的文檔)
AT24C02/04/08的操作特點
出于簡化程序考慮，各種數據沒有對外輸出，學習時建議使用JTAG ICE硬件仿真器
*/
#include <avr/io.h>
#include <avr/signal.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/delay.h>
//時鐘定為外部晶振7.3728MHz,F_CPU=7372800
#include <compat/twi.h>
//定義了各種模式下的狀態碼列表(TWSR已屏蔽預分頻位),本文后面附上中文描述
//管腳定義
#define pinSCL 0 //PC0 SCL
#define pinSDA 1 //PC1 SDA
//為保險起見,最好在SCL/SDA接上1~10K的外部上拉電阻到VCC。
#define fSCL 100000 //TWI時鐘為100KHz
//預分頻系數=1(TWPS=0)
#if F_CPU < fSCL*36
#define TWBR_SET 10; //TWBR必須大于等于10
#else
#define TWBR_SET (F_CPU/fSCL-16)/2; //計算TWBR值
#endif
#define TW_ACT (1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWIE)
//TWCR只能IN/OUT,直接賦值比邏輯運算(|= &=)更節省空間
#define SLA_24CXX 0xA0 //24Cxx系列的廠商器件地址(高四位)
#define ADDR_24C02 0x00
// AT24C02的地址線A2/1/0全部接地，SLAW=0xA0+0x00<<1+0x00,SLAR=0xA0+0x00<<1+0x01
//TWI_操作狀態
#define TW_BUSY 0
#define TW_OK 1
#define TW_FAIL 2
//TWI_讀寫命令狀態
#define OP_BUSY 0
#define OP_RUN 1
//TWI讀寫操作公共步驟
#define ST_FAIL 0 //出錯狀態
#define ST_START 1 //START狀態檢查
#define ST_SLAW 2 //SLAW狀態檢查
#define ST_WADDR 3 //ADDR狀態檢查
//TWI讀操作步驟
#define ST_RESTART 4 //RESTART狀態檢查
#define ST_SLAR 5 //SLAR狀態檢查
#define ST_RDATA 6 //讀取數據狀態檢查，循環n字節
//TWI寫操作步驟
#define ST_WDATA 7 //寫數據狀態檢查，循環n字節
#define FAIL_MAX 20 //重試次數最大值
//定義全局變量
unsigned char ORGDATA[8]=
{0xAA,0xA5,0x55,0x5A,0x01,0x02,0x03,0x04}; //原始數據
unsigned char CMPDATA[8]; //比較數據
unsigned char BUFFER[256]; //緩沖區，可以裝載整個AC24C02的數據
struct str_TWI //TWI數據結構
{
volatile unsigned char STATUS; //TWI_操作狀態
unsigned char SLA; //從設備的器件地址
unsigned int ADDR; //從設備的數據地址
unsigned char *pBUF; //數據緩沖區指針
unsigned int DATALEN; //數據長度
unsigned char STATE; //TWI讀寫操作步驟
unsigned char FAILCNT; //失敗重試次數
};
struct str_TWI strTWI; //TWI的數據結構變量
//仿真時在watch窗口，監控這些全局變量。
//AT24C02的讀寫函數(包括隨機讀，連續讀，字節寫，頁寫)
//根據sla的最低位決定(由中斷程序中判斷)
//bit0=1 TW_READ 讀
//bit0=0 TW_WRITE 寫
// sla 器件地址(不能搞錯)
// addr EEPROM地址(0~1023)
// *ptr 讀寫數據緩沖區
// len 讀數據長度(1~1024)，寫數據長度(1 or 8 or 16)
// 返回值 是否能執行當前操作
unsigned char TWI_RW(unsigned char sla,unsigned int addr,unsigned char *ptr,unsigned int len)
{
unsigned char i;
if (strTWI.STATUS==TW_BUSY)
{//TWI忙，不能進行操作
return OP_BUSY;
}
strTWI.STATUS=TW_BUSY;
i=(addr>>8)<<1;
i&=0x06; //考慮了24C04/08的EEPROM地址高位放在SLA里面
strTWI.SLA=sla+i;
strTWI.ADDR=addr;
strTWI.pBUF=ptr;
strTWI.DATALEN=len;
strTWI.STATE=ST_START;
strTWI.FAILCNT=0;
TWCR=(1<<TWSTA)|TW_ACT; //啟動start信號
return OP_RUN;
}
/*
TWI中斷函數
這個函數流程只是考慮了器件地址后有一個字節數據(命令)地址的IIC器件
(大部分IIC接口器件都是這種類型，常見的例如AT24C01/02/04/08/16，DS1307,DS1721等)
對于有兩個字節數據地址的IIC器件(例如AT24C32/64/128/256等大容量EEPROM)，請稍作改動
//根據strTWI.SLA的最低位決定
//bit0=1 TW_READ 讀
//bit0=0 TW_WRITE 寫
雖然中斷服務程序很長，但每次只執行一個 case，所以耗時并不長。
*/
SIGNAL(SIG_2WIRE_SERIAL)
{//IIC中斷
unsigned char action,state,status;
action=strTWI.SLA&TW_READ; //取操作模式
state=strTWI.STATE;
status=TWSR&0xF8; //屏蔽預分頻位
if ((status>=0x60)||(status==0x00))
{//總線錯誤或從機模式引發的中斷,不予處理
return;
}
switch(state)
{
case ST_START: //START狀態檢查
if(status==TW_START)
{//發送start信號成功
TWDR=strTWI.SLA&0xFE; //發送器件地址寫SLAW
TWCR=TW_ACT; //觸發下一步動作，同時清start發送標志
}
else
{//發送start信號出錯
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_SLAW: //SLAW狀態檢查
if(status==TW_MT_SLA_ACK)
{//發送器件地址成功
TWDR=strTWI.ADDR; //發送eeprom地址
TWCR=TW_ACT; //觸發下一步動作
}
else
{//發送器件地址出錯
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_WADDR: //ADDR狀態檢查
if(status==TW_MT_DATA_ACK)
{//發送eeprom地址成功
if (action==TW_READ)
{//讀操作模式
TWCR=(1<<TWSTA)|TW_ACT; //發送restart信號,下一步將跳到RESTART分支
}
else
{//寫操作模式
TWDR=*strTWI.pBUF++; //寫第一個字節
strTWI.DATALEN--;
state=ST_WDATA-1; //下一步將跳到WDATA分支
TWCR=TW_ACT; //觸發下一步動作
}
}
else
{//發送eeprom地址出錯
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_RESTART: //RESTART狀態檢查，只有讀操作模式才能跳到這里
if(status==TW_REP_START)
{//發送restart信號成功
TWDR=strTWI.SLA; //發器件地址讀SLAR
TWCR=TW_ACT; //觸發下一步動作，同時清start發送標志
}
else
{//重發start信號出錯
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_SLAR: //SLAR狀態檢查，只有讀操作模式才能跳到這里
if(status==TW_MR_SLA_ACK)
{//發送器件地址成功
if (strTWI.DATALEN--)
{//多個數據
TWCR=(1<<TWEA)|TW_ACT; //設定ACK，觸發下一步動作
}
else
{//只有一個數據
TWCR=TW_ACT; //設定NAK，觸發下一步動作
}
}
else
{//發送器件地址出錯
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_RDATA: //讀取數據狀態檢查，只有讀操作模式才能跳到這里
state--; //循環,直到讀完指定長度數據
if(status==TW_MR_DATA_ACK)
{//讀取數據成功，但不是最后一個數據
*strTWI.pBUF++=TWDR;
if (strTWI.DATALEN--)
{//還有多個數據
TWCR=(1<<TWEA)|TW_ACT; //設定ACK，觸發下一步動作
}
else
{//準備讀最后一個數據
TWCR=TW_ACT; //設定NAK，觸發下一步動作
}
}
else if(status==TW_MR_DATA_NACK)
{//已經讀完最后一個數據
*strTWI.pBUF++=TWDR;
TWCR=(1<<TWSTO)|TW_ACT; //發送停止信號，不會再產生中斷了
strTWI.STATUS=TW_OK;
}
else
{//讀取數據出錯
state=ST_FAIL;
}
break;
case ST_WDATA: //寫數據狀態檢查，只有寫操作模式才能跳到這里
state--; //循環,直到寫完指定長度數據
if(status==TW_MT_DATA_ACK)
{//寫數據成功
if (strTWI.DATALEN)
{//還要寫
TWDR=*strTWI.pBUF++;
strTWI.DATALEN--;
TWCR=TW_ACT; //觸發下一步動作
}
else
{//寫夠了
TWCR=(1<<TWSTO)|TW_ACT; //發送停止信號，不會再產生中斷了
strTWI.STATUS=TW_OK;
//啟動寫命令后需要10ms(最大)的編程時間才能真正的把數據記錄下來
//編程期間器件不響應任何命令
}
}
else
{//寫數據失敗
state=ST_FAIL;
}
break;
default:
//錯誤狀態
state=ST_FAIL;
break;
}
if (state==ST_FAIL)
{//錯誤處理
strTWI.FAILCNT++;
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