timery bascom cz3 i2c.pdf

B A S C O M O W E P O R A D Y

W bascomowym kąciku będziemy się starać przedstawiać w miarę przystępnie rozwiązania problemów

napotykanych przez naszych Czytelników podczas pisania programów w Bascomie. Zatem zachęcamy

wszystkich Czytelników do zgłaszania problemów, na jakie się natknęli podczas tworzenia własnych

programów.

Timery − to nie musi być trudne, część 3

Obsługa interfejsu I 2 C

W†tej czÍúci bascomowego k¹cika

przedstawiamy sposÛb obs³ugi urz¹-

dzeÒ do³¹czonych do mikrokontrolera

za pomoc¹ magistrali I 2 C. W†artykule

moøna znaleüÊ odpowiedü na wiÍk-

szoúÊ pytaÒ na temat I 2 C, jakie†do-

cieraj¹ do redakcji EP.

wo dane mog¹ byÊ przesy³ane z†prÍd-

koúci¹ do 100 kbd lub z†podwyøszon¹

prÍdkoúci¹ do 400 kbd (nie wszystkie

uk³ady s¹ przystosowane do tak

szybkiej transmisji). Maksymalna licz-

ba uk³adÛw pod³¹czonych do magist-

rali jest ograniczona przede wszystkim

ze wzglÍdu na pojemnoúci wprowadza-

ne przez ich obwody wejúciowe oraz

d³ugoúÊ úcieøek ³¹cz¹cych Mastera

z†pozosta³ymi uk³adami.

Dane przesy³ane za pomoc¹ I 2 C s¹

pogrupowane w†paczki 8-bitowe. Kaø-

da wymiana danych rozpoczyna siÍ

sekwencj¹ start ( rys. 1 ) i†koÒczy sek-

wencj¹ stop ( rys. 2 ). Prawid³owe prze-

s³anie kaødego bajtu danych jest syg-

z†ogÛln¹ zasad¹ korzystania z†portÛw

quasi-dwukierunkowych (a w takie wy-

posaøono uk³ad PCF8574), linia pracu-

j¹ca jako wejúcie musi byÊ uprzednio

ustawiona (za pomoc¹ odpowiedniego

rozkazu) w†stan logicznej ì1î.

Uk³ad PCF8574 ma dwa rejestry:

rejestr odczytu danych, ktÛrego bity re-

prezentuj¹ stan wejúÊ oraz rejestr zapi-

su, ktÛrego bity odpowiadaj¹ stanowi

poszczegÛlnych wyjúÊ. Jak wczeúniej

wspomnia³em, kaødy uk³ad z†I 2 C ma

w³asny adres, ktÛry go identyfikuje.

NiektÛre bity adresu uk³adu mog¹ byÊ

zmieniane za pomoc¹ dostÍpnych z†ze-

wn¹trz (sprzÍtowo) linii A0...A2. DziÍ-

ki takiemu rozwi¹zaniu do magistrali

I 2 C moøna do³¹czyÊ kilka

(maks. do 8) uk³adÛw PCF8574

(kaødy o†innym adresie). W†pre-

zentowanym przyk³adzie linie

A0...A2 uk³adu PCF8574 przy-

³¹czono do masy, wiÍc jego ad-

res bÍdzie nastÍpuj¹cy:

01000 000 (40 hex). Pod tym

adresem bÍdzie siÍ znajdowa³ rejestr

zapisu do portu danych, a†pod adre-

sem o†1†wiÍkszym (41 hex) znajduje

siÍ rejestr odczytu danych z†portu I/O.

Bascom oferuje wiele instrukcji

umoøliwiaj¹cych komunikacjÍ przez in-

terfejs I 2 C. Wszystkie korzystaj¹ z†pro-

gramowej implementacji interfejsu I 2 C.

Linie interfejsu I 2 C, czyli linie SCL

i†SDA, mog¹ byÊ przypisane do do-

wolnych linii portÛw mikrokontrolera.

Jedn¹ z†instrukcji zwi¹zanych z†I 2 C

jest instrukcja I 2 Csend, za pomoc¹ ktÛ-

rej moøna wys³aÊ dane do urz¹dzenia

pod³¹czonego do magistrali I 2 C. Sk³ad-

nia tej instrukcji jest nastÍpuj¹ca:

I 2 Csend adres, zmienna

I 2 Csend adres, zmienna,

bajty_zapisywane

Magistrala I 2 C zosta³a zaprojektowa-

na przez firmÍ Philips ponad 20 lat

temu. Do dwukierunkowej transmisji

s¹ w†niej wykorzystywane zaledwie

2†linie: danych - SDA ( Serial DAta )

i†zegara - SCL ( Serial CLock ). Kaødy

uk³ad z†interfejsem I 2 C jest rozpozna-

wany przez unikalny adres, niezaleø-

nie od tego, czy jest to mikrokontro-

ler, pamiÍÊ, interfejs klawiatury

itp. Kaødy z†takich elementÛw

moøe pracowaÊ jako nadajnik i/

lub odbiornik danych. Przyk³a-

dowo, pamiÍÊ moøe zarÛwno

nadawaÊ, jak i†odbieraÊ dane.

W†kaødym systemie z†I 2 C roz-

rÛøniane s¹ uk³ady typu Master

(maj¹ce zdolnoúÊ inicjowania transmis-

ji, zarz¹dzaj¹ce jej przebiegiem i†wy-

twarzaj¹ce sygna³ zegarowy) oraz Sla-

ve (wykonuj¹ce polecenia Mastera).

W†wiÍkszoúci typowych przypadkÛw

Masterem jest mikrokontroler.

Zalet¹ magistrali I 2 C jest moøliwoúÊ

do³¹czenia do niej wielu uk³adÛw,

ktÛre rozpoznawane s¹ poprzez adre-

sy. Obydwie linie (SDA i†SCL) tego

interfejsu s¹ liniami dwukierunkowymi

i†musz¹ byÊ pod³¹czone do plusa za-

silania przez rezystory podci¹gaj¹ce.

WartoúÊ tych rezystorÛw wynosi w†ty-

powo 4,7†k

Użytkownicy Bascoma chcący skorzystać

z możliwości I 2 C nie muszą stosować

mikrokontrolerów wyposażonych w sprzęto−

wy interfejs I 2 C, bowiem został on

zaimplementowany całkowicie programowo.

(szczegÛ³owe zasady do-

boru ich wartoúci s¹ opisane w†specy-

fikacji I 2 C dostÍpnej na internetowej

stronie firmy Philips). Gdy dane nie

s¹ przesy³ane, stanem spoczynkowym

obydwu linii jest stan ì1î. Standardo-

nalizowane przez Slave'a†sekwencj¹ po-

twierdzenia (ACK - rys. 3 ).

Korzystanie z†uk³adÛw z†interfejsem

I 2 C wymaga znajomoúci rejestrÛw uk³a-

du, z†ktÛrym(i) bÍdzie przebiegaÊ ko-

munikacja. S¹ one zazwyczaj opisane

w†dokumentacji uk³adu.

SposÛb komunikacji mikrokontrolera

z†uk³adem wyposaøonym w†interfejs I 2 C

przedstawimy przyk³adowo w†oparciu

o†popularny uk³ad PCF8574. Uk³ad ten

ma 8†programowalnych linii I/O, z†ktÛ-

rych kaøda moøe pracowaÊ jako

wejúcie lub wyjúcie. Wyjúcia tego uk³a-

du maj¹ doúÊ duø¹ obci¹øalnoúÊ pr¹-

dow¹, umoøliwiaj¹c¹ bezpoúrednie wy-

sterowanie np. diod LED. Uk³ad ten

posiada takøe liniÍ przerwania, pozwa-

laj¹c¹ zwiÍkszyÊ efektywnoúÊ jego

wspÛ³pracy z†mikrokontrolerem. Zgodnie

gdzie:

List. 1. Przykład programu obsługującego układ PCF8574

‘Przyk¦ad komunikacji I 2 C z ekspanderem linii I/O PCF8574

‘z 8 linii jego portu 4 linie sa wejsciami a pozostale 4 wyjsciami

$regfile = “m8def.dat”

‘informuje kompilator o pliku dyrektyw wykorzystywanego mikrontrolera

$crystal = 8000000

‘informuje kompilator o czestotliwosci rezonatora kwarcowego

Config Scl = Portc.1

‘konfiguracja linii scl

Config Sda = Portc.0

‘konfiguracja linii sda

Dim I As Byte

‘definicja zmiennej I

I = 255

‘zapisanie do zmiennej i wartosci 255

‘nieskonczona petla do-loop

I 2 Csend &H40 , I

’wyslanie do ukladu pod adres 40 wartosci 255 ktora bezposrednio wystawiana jest na linie IO

I 2 Creceive &H41 , I

’odczyt stanow linii IO ukladu PCF8574

Shift I , Left , 4

’przesuniecie bitow odczytanej wartosci I o 4 pozycje w lewo

I = I Or &B00001111

‘ustawienie 4 najmlodszych bitow zmiennej i na jedynki

Loop

‘koniec petli do-loop

End

‘koniec programu

Elektronika Praktyczna 2/2004

B A S C O M O W E P O R A D Y

Rys. 4. Przykład dołączenia do mikrokontrolera układu PCF8574

I 2 Crbyte - odbiera jeden bajt z†zaadre-

sowanego uk³adu.

I 2 Cwbyte - wysy³a jeden bajt do okreú-

lonego uk³adu.

Sk³adnia tych instrukcji jest nastÍ-

puj¹ca:

I 2 Cstart

I 2 Cstop

I 2 Crbyte zmienna, ACK|NACK

I 2 Cwbyte zmienna

gdzie:

zmienna - wartoúÊ danych do wys³a-

nia lub odebrania z†uk³adu.

Instrukcja I 2 Crbyte ma dodatkowy

parametr, ktÛrego znaczenie jest nastÍ-

puj¹ce:

ACK - parametr ACK wystÍpuje, gdy

bieø¹cy odbierany bajt nie jest ostat-

nim.

NACK - parametr NACK wystÍpuje,

gdy bieø¹cy bajt jest ostatnim z†od-

czytywanych bajtÛw.

Jeúli podczas transmisji nast¹pi³

b³¹d, zmienna ERR przyjmuje war-

toúÊ 1.

Uzupe³nieniem wymienionych i†opi-

sanych instrukcji moøe byÊ instrukcja

I 2 Cinit, ktÛra przywraca odpowiedni

stan koÒcÛwek pe³ni¹cych rolÍ linii

SCL i†SDA. Sk³adnia tej instrukcji jest

nastÍpuj¹ca:

I 2 Cinit

Standardowo w†mikrokontrolerach

AVR stan linii I/O pe³ni¹cych rolÍ li-

nii SCL i†SDA jest prawid³owy po

wyzerowaniu mikrokontrolera - rejest-

ry PORTx i†DDRx s¹ zerowane. Gdy

jest potrzebna modyfikacja zawartoúci

rejestrÛw DDRx czy PORTx, w†celu

uøycia tych linii do innych celÛw,

moøna uøyÊ instrukcji I 2 Cinit, by przy-

wrÛciÊ poprawny stan odpowiednich

wyprowadzeÒ SDA i†SCL.

W†przyk³adzie pokazanym na rys.

4 , do 4†linii portu uk³adu PCF8574

bÍd¹cych wejúciami do³¹czono przycis-

ki, a†do pozosta³ych (bÍd¹cych wyj-

úciami) diody LED. Program steruj¹cy

napisano tak, øe kaøde naciúniÍcie

przycisku powoduje zaúwiecenie przy-

pisanej mu diody LED.

Linia PC1 mikrokontrolera pe³ni ro-

lÍ linii SCL, a†linia PC0 - rolÍ linii

SDA magistrali

Na list. 1 przedstawiono przyk³ad

programu realizuj¹cego przedstawione

zadanie.

Marcin Wi¹zania, EP

marcin.wiazania@ep.com.pl

adres - zmienna lub sta³a okreúlaj¹ca

adres uk³adu I 2 C,

zmienna - zmienna, z†ktÛrej pobrane

bÍd¹ dane do wys³ania,

bajty_zapisywane - liczba bajtÛw, ktÛ-

re naleøy przes³aÊ do uk³adu.

WiÍkszoúÊ uk³adÛw komunikuj¹cych

siÍ za pomoc¹ magistrali I 2 C ma moø-

liwoúÊ odbioru wiÍkszej iloúci danych.

Do najpopularniejszych naleø¹ pamiÍci

EEPROM, ktÛre obs³uguj¹ tryb zapisu

wielobajtowego. Po podaniu pocz¹tko-

wego adresu moøna kolejno przesy³aÊ

bajty, ktÛre zostan¹ umieszczone jeden

za drugim w†pamiÍci. WÛwczas pamiÍÊ

samodzielnie zwiÍksza adres kolejnego

s³owa po odebraniu bajtu danych.

Sk³adnia instrukcji z†dodatkowym

parametrem bajty_zapisywane umoøli-

wia podstawienie do tej instrukcji tab-

licy z†danymi, przy czym ten parametr

bÍdzie oznacza³ liczbÍ bajtÛw wysy³a-

nych z†tablicy podanej jako zmienna.

Na przyk³ad instrukcja:

I 2 Csend 164, Ax(1), 4

spowoduje, øe do uk³adu o†adresie

164 zostan¹ wys³ane 4†bajty z†tablicy

Ax . Jeúli wyst¹pi³ jakiú b³¹d podczas

dzia³ania instrukcji I 2 Csend, zmienna

ERR przyjmuje wartoúÊ 1, w†przeciw-

nym przypadku jest ona zerowana.

Instrukcj¹, ktÛra umoøliwia odczyta-

nie danych z†uk³adu pod³¹czonego do

I 2 C jest instrukcja I 2 Creceive. Sk³adnia

tej instrukcji jest nastÍpuj¹ca:

I 2 Creceive adres, zmienna

I 2 Creceive adres, zmienna,

bajty_zapisywane, bajty_odczytywane

gdzie:

adres - zmienna lub sta³a okreúlaj¹ca

adres uk³adu,

zmienna - zmienna, do ktÛrej bÍd¹

odczytywane i†zapisywane dane,

bajty_zapisywane - liczba bajtÛw, ktÛ-

re naleøy przes³aÊ do uk³adu,

bajty_odczytywane - liczba bajtÛw, ktÛ-

re naleøy odebraÊ z†uk³adu.

Jako adres naleøy podaÊ adres bazo-

wy uk³adu, gdyø instrukcja automatycz-

nie ustawia bit R/W w†bajcie adresowym

uk³adu I 2 C. Jeúli wyst¹pi³ jakiú b³¹d, tak-

øe dla tej instrukcji zmienna ERR przyj-

muje wartoúÊ 1. W†przypadku drugiej

sk³adni tej instrukcji moøna podaÊ

w†niej liczbÍ danych wysy³anych oraz

odczytywanych. Na przyk³ad instrukcja:

I 2 Creceive 164, ax(1), 2, 1

spowoduje wys³anie pod adres 164

dwÛch bajtÛw danych i†odebranie jed-

nego bajtu danych. Jako zmienn¹

w†tym przypadku naleøy takøe podaÊ

tablicÍ. Dla wielu uk³adÛw do³¹czanych

do I 2 C (np. pamiÍci EEPROM) nie

moøna zastosowaÊ instrukcji I 2 Csend

oraz I 2 Creceive . Aby temu zaradziÊ,

Bascom zosta³ wyposaøony w†dodatko-

we instrukcje (I 2 Cstart, I 2 Cstop, I 2 Crby-

te czy I 2 Cwbyte) pozwalaj¹ce sterowaÊ

prac¹ interfejsu I 2 C na niøszym pozio-

mie. DziÍki nim moøna napisaÊ w³as-

ne procedury do obs³ugi dowolnych

uk³adÛw z†interfejsem I 2 C. Przeznacze-

nie wymienionych instrukcji, ktÛre

umoøliwiaj¹ komunikacje z†dowolnym

uk³adem I 2 C, przedstawiono poniøej:

I 2 Cstart - generuje sygna³ startu wy-

magany przy inicjacji transmisji ma-

gistral¹ I 2 C.

I 2 Cstop - generuje sygna³ stopu wyma-

gany po zakoÒczeniu transmisji ma-

gistral¹ I 2 C.

Rys. 2

Rys. 3

Elektronika Praktyczna 2/2004

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: