/********************TWI(I2C)口測試程序*****************************
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編譯環(huán)境：WINAVR20060421  完成時(shí)間：2008年10月16日
硬件連接：短路AT24C02對應(yīng)的跳線

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：8個(gè)數(shù)據(jù)存儲正確，對應(yīng)的LED亮。
*******************************************************************/
#include <avr/io.h>
#include <avr/signal.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/delay.h>
//時(shí)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(tài)碼列表(TWSR已屏蔽預(yù)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(xiǎn)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(shí)鐘為100KHz
//預(yù)分頻系數(shù)=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(jì)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(yùn)算(|= &=)更節(jié)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(tài)
#define TW_BUSY				0
#define TW_OK				1
#define TW_FAIL				2
//TWI_讀寫命令狀態(tài)
#define OP_BUSY				0
#define OP_RUN				1


//TWI讀寫操作公共步驟
#define ST_FAIL				0	//出錯(cuò)狀態(tài)
#define ST_START			1	//START狀態(tài)檢查
#define ST_SLAW				2	//SLAW狀態(tài)檢查
#define ST_WADDR			3	//ADDR狀態(tài)檢查
//TWI讀操作步驟
#define ST_RESTART			4	//RESTART狀態(tài)檢查
#define ST_SLAR				5	//SLAR狀態(tài)檢查
#define ST_RDATA			6	//讀取數(shù)據(jù)狀態(tài)檢查，循環(huán)n字節(jié)
//TWI寫操作步驟
#define ST_WDATA			7	//寫數(shù)據(jù)狀態(tài)檢查，循環(huán)n字節(jié)

#define FAIL_MAX			20	//重試次數(shù)最大值

#define LEDPORT PORTA
#define LED_ON(n) LEDPORT&=(1<<n)

//定義全局變量
unsigned char ORGDATA[8]=
    {0xAA,0xA5,0x55,0x5A,0x01,0x02,0x03,0x04};	//原始數(shù)據(jù)
unsigned char CMPDATA[8];						//比較數(shù)據(jù)
unsigned char BUFFER[256];						//緩沖區(qū)，可以裝載整個(gè)AC24C02的數(shù)據(jù)

struct str_TWI									//TWI數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
{
    volatile unsigned char	STATUS;				//TWI_操作狀態(tài)
    unsigned char	SLA;						//從設(shè)備的器件地址
    unsigned int	ADDR;						//從設(shè)備的數(shù)據(jù)地址
    unsigned char	*pBUF;						//數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指針
    unsigned int	DATALEN;					//數(shù)據(jù)長度
    unsigned char	STATE;						//TWI讀寫操作步驟
    unsigned char	FAILCNT;					//失敗重試次數(shù)
};

struct str_TWI strTWI;							//TWI的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量

//仿真時(shí)在watch窗口，監(jiān)控這些全局變量。


//AT24C02的讀寫函數(shù)(包括隨機(jī)讀，連續(xù)讀，字節(jié)寫，頁寫)
//根據(jù)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(cuò))
//	addr		EEPROM地址(0~1023)
//	*ptr		讀寫數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
//	len			讀數(shù)據(jù)長度(1~1024)，寫數(shù)據(jù)長度(1 or 8 or 16)
//  返回值		是否能執(zhí)行當(dāng)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(jìn)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(shù) 
	這個(gè)函數(shù)流程只是考慮了器件地址后有一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)(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(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)地址的IIC器件(例如AT24C32/64/128/256等大容量EEPROM)，請稍作改動
 
//根據(jù)strTWI.SLA的最低位決定 
//bit0=1 TW_READ  讀
//bit0=0 TW_WRITE 寫

	雖然中斷服務(wù)程序很長，但每次只執(zhí)行一個(gè) case，所以耗時(shí)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(yù)分頻位
    if ((status>=0x60)||(status==0x00))
    {//總線錯(cuò)誤或從機(jī)模式引發(fā)的中斷,不予處理
        return;
    }
    switch(state)
    {
    case ST_START:	//START狀態(tài)檢查
        if(status==TW_START)
        {//發(fā)送start信號成功
            TWDR=strTWI.SLA&0xFE;				//發(fā)送器件地址寫SLAW
            TWCR=TW_ACT;         				//觸發(fā)下一步動作，同時(shí)清start發(fā)送標(biāo)志
        }
        else
        {//發(fā)送start信號出錯(cuò)
            state=ST_FAIL;
        }
        break;
    case ST_SLAW:	//SLAW狀態(tài)檢查
        if(status==TW_MT_SLA_ACK)
        {//發(fā)送器件地址成功
            TWDR=strTWI.ADDR;					//發(fā)送eeprom地址
            TWCR=TW_ACT;         				//觸發(fā)下一步動作
        }
        else
        {//發(fā)送器件地址出錯(cuò)
            state=ST_FAIL;
        }
        break;
    case ST_WADDR:	//ADDR狀態(tài)檢查
        if(status==TW_MT_DATA_ACK)
        {//發(fā)送eeprom地址成功
            if (action==TW_READ)
            {//讀操作模式
                TWCR=(1<<TWSTA)|TW_ACT;			//發(fā)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(gè)字節(jié)
                strTWI.DATALEN--;
                state=ST_WDATA-1;				//下一步將跳到WDATA分支
                TWCR=TW_ACT;         			//觸發(fā)下一步動作
            }
        }
        else
        {//發(fā)送eeprom地址出錯(cuò)
            state=ST_FAIL;
        }
        break;
    case ST_RESTART:	//RESTART狀態(tài)檢查，只有讀操作模式才能跳到這里
        if(status==TW_REP_START)
        {//發(fā)送restart信號成功
            TWDR=strTWI.SLA;					//發(fā)器件地址讀SLAR
            TWCR=TW_ACT;         				//觸發(fā)下一步動作，同時(shí)清start發(fā)送標(biāo)志
        }
        else
        {//重發(fā)start信號出錯(cuò)
            state=ST_FAIL;
        }
        break;
    case ST_SLAR:	//SLAR狀態(tài)檢查，只有讀操作模式才能跳到這里
        if(status==TW_MR_SLA_ACK)
        {//發(fā)送器件地址成功
            if (strTWI.DATALEN--)
            {//多個(gè)數(shù)據(jù)
                TWCR=(1<<TWEA)|TW_ACT;			//設(shè)定ACK，觸發(fā)下一步動作
            }
            else
            {//只有一個(gè)數(shù)據(jù)
                TWCR=TW_ACT;					//設(shè)定NAK，觸發(fā)下一步動作
            }
        }
        else
        {//發(fā)送器件地址出錯(cuò)
            state=ST_FAIL;
        }
        break;
    case ST_RDATA:	//讀取數(shù)據(jù)狀態(tài)檢查，只有讀操作模式才能跳到這里
        state--;								//循環(huán),直到讀完指定長度數(shù)據(jù)
        if(status==TW_MR_DATA_ACK)
        {//讀取數(shù)據(jù)成功，但不是最后一個(gè)數(shù)據(jù)
            *strTWI.pBUF++=TWDR;
            if (strTWI.DATALEN--)
            {//還有多個(gè)數(shù)據(jù)
                TWCR=(1<<TWEA)|TW_ACT;			//設(shè)定ACK，觸發(fā)下一步動作
            }
            else
            {//準(zhǔn)備讀最后一個(gè)數(shù)據(jù)
                TWCR=TW_ACT;					//設(shè)定NAK，觸發(fā)下一步動作
            }
        }
        else if(status==TW_MR_DATA_NACK)
        {//已經(jīng)讀完最后一個(gè)數(shù)據(jù)
            *strTWI.pBUF++=TWDR;
            TWCR=(1<<TWSTO)|TW_ACT;				//發(fā)送停止信號，不會再產(chǎn)生中斷了
            strTWI.STATUS=TW_OK;
        }
        else
        {//讀取數(shù)據(jù)出錯(cuò)
            state=ST_FAIL;
        }
        break;
    case ST_WDATA:	//寫數(shù)據(jù)狀態(tài)檢查，只有寫操作模式才能跳到這里
        state--;								//循環(huán),直到寫完指定長度數(shù)據(jù)
        if(status==TW_MT_DATA_ACK)
        {//寫數(shù)據(jù)成功
            if (strTWI.DATALEN)
            {//還要寫
                TWDR=*strTWI.pBUF++;
                strTWI.DATALEN--;
                TWCR=TW_ACT;         			//觸發(fā)下一步動作
            }
            else
            {//寫夠了
                TWCR=(1<<TWSTO)|TW_ACT;			//發(fā)送停止信號，不會再產(chǎn)生中斷了
                strTWI.STATUS=TW_OK;
                //啟動寫命令后需要10ms(最大)的編程時(shí)間才能真正的把數(shù)據(jù)記錄下來
                //編程期間器件不響應(yīng)任何命令
            }
        }
        else
        {//寫數(shù)據(jù)失敗
            state=ST_FAIL;
        }
        break;
    default:
        //錯(cuò)誤狀態(tài)
        state=ST_FAIL;
        break;
    }

    if (state==ST_FAIL)
    {//錯(cuò)誤處理
        strTWI.FAILCNT++;
        if (strTWI.FAILCNT<FAIL_MAX)
        {//重試次數(shù)未超出最大值，
            TWCR=(1<<TWSTA)|TW_ACT;				//發(fā)生錯(cuò)誤,啟動start信號
        }
        else
        {//否則停止
            TWCR=(1<<TWSTO)|TW_ACT;				//發(fā)送停止信號，不會再產(chǎn)生中斷了
            strTWI.STATUS=TW_FAIL;