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          基于I2C總線數(shù)據(jù)寫入器的設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2012-02-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          1 引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/172200.htm

          (Inter-Integrated Circuit)是一種用于連接微控制器及其外圍設(shè)備的。最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)單和有效。由于接口直接在組件上,故其占用空間小,減少了電路板的空間和芯片引腳的數(shù)量,廣泛用于智能化儀表。現(xiàn)在有的MCU已提供接口,但對(duì)于沒有直接支持總線的MCU則需要用軟件進(jìn)行模擬。本文以AT89S52單片機(jī)為核心,與PC進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)具有總線的EEPROM AT24C04讀寫功能,構(gòu)成一種器,用于儀器儀表等設(shè)備中表格、曲線和參數(shù)等的讀寫。所有程序用C語(yǔ)言完成。

          2 單片機(jī)和PC兩方的通信格式

          中的通信格式如下:第一字節(jié)為發(fā)給MCU的命令,第二字節(jié)保留。后16字節(jié)是所要。但在開始操作時(shí)最先發(fā)送的僅為前2字節(jié)。命令有如下幾種:寫命令(CMD_WRITE)、讀命令(CMD_READ)、操作結(jié)束命令(CMD_OVER)、狀態(tài)檢查命令(CMD_CHECKOK)。

          兩方的通信過程大致如下:PC發(fā)出前綴為CMD的命令,然后監(jiān)聽串口等待MCU返回的前綴為RSP的準(zhǔn)備就緒的回應(yīng)(時(shí)為 RSP_WRITEREADY;讀出時(shí)為RSP_READREADY),若超時(shí)則給出錯(cuò)誤提示;收到該回應(yīng)后進(jìn)行讀寫操作;結(jié)束時(shí)PC發(fā)出結(jié)束命令并等待 MCU的結(jié)束回應(yīng);若正確收到該回應(yīng)則提示成功,否則提示操作完成但未收到回應(yīng)。在寫操作中,每發(fā)送18字節(jié)進(jìn)行一次確認(rèn)。另外,由于讀芯片中是讀出的所有內(nèi)容,故此時(shí)PC不發(fā)結(jié)束命令而只等待結(jié)束回應(yīng)。

          在執(zhí)行寫操作時(shí),PC都以CMD_WRITE為命令發(fā)送18字節(jié)的數(shù)據(jù)并等待MCU的RSP_WRITTEN。在執(zhí)行讀操作時(shí),PC先接受MCU發(fā)來的以 RSP_READ為回應(yīng)的18字節(jié)數(shù)據(jù),然后再發(fā)送1個(gè)字節(jié)的命令CMD_READ。

          3 總線時(shí)序模擬

          使用的EEPROM為AT24C04,它可用串行總線。由于89S52不直接支持總線,因此只能使用IO口來模擬的總線時(shí)序。89S52可以進(jìn)行位尋址,這給時(shí)序模擬帶來了方便。

          (1) 通信開始信號(hào)

          根據(jù)的規(guī)程,通信開始信號(hào)是當(dāng)SCL(串行時(shí)鐘信號(hào))處于高電平時(shí)在SDA(串行數(shù)據(jù)信號(hào))上給出一個(gè)下跳沿,且下跳沿后,SCL還要維持高電平4μs。此過程可用如下代碼模擬:
          _SDA=1;
          _SCL=1;
          _nop_();
          _nop_();
          _nop_();
          _nop_();
          _SDA=0; // 下跳沿
          _nop_();
          _nop_();
          _nop_();
          _nop_(); // 維持SCL為高電平4us
          _SCL=0;

          (2) 通信停止信號(hào)

          通信停止信號(hào)是當(dāng)SCL為高電平時(shí)在SDA上出現(xiàn)一個(gè)上跳沿,且SDA上跳前的低電平應(yīng)維持4us以上。此過程模擬代碼和開始信號(hào)類似,在此省略。

          (3) 字節(jié)傳送完畢確認(rèn)信號(hào)

          該信號(hào)是在SDA為低電平時(shí)SCL上出現(xiàn)一個(gè)正脈沖,此過程可用如下代碼模擬:
          _SDA=0;
          _SCL=1;
          _nop_();
          _nop_();
          _nop_();
          _nop_();
          _SCL=0;
          _SDA=1;

          (4) 非確認(rèn)信號(hào)

          該信號(hào)便于控方傳送停止信號(hào),在SDA為高電平時(shí),SCL上出現(xiàn)一個(gè)正脈沖,除此,模擬代碼和字節(jié)傳送完畢確認(rèn)信號(hào)類似,不再贅述。

          利用上述基本操作,并根據(jù)AT24C04的時(shí)序關(guān)系,可以寫出對(duì)AT24C04進(jìn)行讀寫的程序。由于AT24C04中的緩存是16字節(jié),因此在讀寫時(shí),均是以16字節(jié)為單位的。AT24C04總大小為512字節(jié),其中又分了兩頁(yè),在操作時(shí)還應(yīng)同時(shí)指定要操作的頁(yè)。

          4 MCU方的通信

          進(jìn)入讀、寫函數(shù)后,MCU都要回應(yīng)PC方發(fā)來的命令,以確認(rèn)準(zhǔn)備就緒,所以在讀寫程序中,并不立即對(duì)EEPROM操作。數(shù)據(jù)寫讀的流程圖如圖1和圖2所示。其中RSP_WRITEREADY為對(duì)寫入準(zhǔn)備好的回應(yīng),RSP_READREADY為對(duì)讀出準(zhǔn)備好的回應(yīng),RSP_READ為成功讀出一段數(shù)據(jù)的回應(yīng),RSP_FIN為操作完成的回應(yīng)。

          18.jpg

          19.jpg

          5 PC方的串行通信

          PC方的串行通信使用類CSerialComm來完成。在PC上完成串行通信可用微軟的MSComm通信控件,但這樣就需要帶上封裝這個(gè)控件的庫(kù)文件,否則程序不能獨(dú)立運(yùn)行。因此本采用以Win32 API寫成的CSerialComm類來完成。

          CSerialComm類繼承自CIoController,封裝了和串行通信相關(guān)的功能。主要成員函數(shù)功能如下:
          Open:打開指定的端口。參數(shù)指定了所要打開的端口名稱,為一個(gè)字符串。這個(gè)函數(shù)打開的串口是同步的。
          SetState:設(shè)置串口的狀態(tài)。參數(shù)是一個(gè)CSerialState類的指針。
          SetTimeout:設(shè)置操作的超時(shí)時(shí)間,超過了這個(gè)時(shí)間,讀寫操作將返回。
          CSerialComm類只提供基本的串口操作,而且不能發(fā)送窗口消息,不便于編寫Windows的消息的程序,因此,從CSerialComm繼承一個(gè)類CWriter進(jìn)一步封裝對(duì)串口的操作,主要成員函數(shù)功能如下:
          InitPort:調(diào)用了CSerialComm的Open函數(shù)來打開一個(gè)串口,并保留擁有這類對(duì)象的窗口指針,以便發(fā)送消息。
          Notify:向窗口消息,以通知當(dāng)前的讀寫狀態(tài)。
          BeginWrite,BeginRead,BeginVerify,BeginCheckMCU:分別為開始寫、讀、校驗(yàn)和檢測(cè)MCU的狀態(tài)。它們將產(chǎn)生相應(yīng)的工作線程。
          OpenFile:這個(gè)函數(shù)用于打開要寫入到EEPROM中的文件。參數(shù)是所要寫入的文件的路徑名。由于AT24C04的容量是512字節(jié),故該函數(shù)對(duì)文件的長(zhǎng)度作了限制。


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