/********************TWI(I2C)口測試程序*****************************
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編譯環境：WINAVR20060421  完成時間：2008年10月16日
硬件連接：短路AT24C02對應的跳線

實驗現象：8個數據存儲正確，對應的LED亮。
*******************************************************************/
#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

#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++;
        if (strTWI.FAILCNT<FAIL_MAX)
        {//重試次數未超出最大值，
            TWCR=(1<<TWSTA)|TW_ACT;				//發生錯誤,啟動start信號
        }
        else
        {//否則停止
            TWCR=(1<<TWSTO)|TW_ACT;				//發送停止信號，不會再產生中斷了
            strTWI.STATUS=TW_FAIL;