C語言軟件iic虛擬總線中間層設(shè)計(jì)詳解
簡介
mr-soft-iic 模塊為 mr-library 項(xiàng)目下的可裁剪模塊，以C語言編寫，可快速移植到各種平臺(tái)（主要以嵌入式mcu為主）。 mr-soft-iic 模塊通過 io 模擬實(shí)現(xiàn) iic 協(xié)議。
IIC-協(xié)議
SPI 一般為一主多從設(shè)計(jì)。由2根線組成：CLK（時(shí)鐘）、SDA（數(shù)據(jù)）。
接線方式
| 主機(jī) | 從機(jī) |
|---|---|
| CLK | CLK |
| SDA | SDA |
主機(jī)從機(jī)一 一對應(yīng)相接。
總線
IIC 通過地址碼識(shí)別設(shè)備，一條 IIC 總線最多支持掛載127個(gè)設(shè)備，通常速率為100kbit/s和400kbit/s，由于SDA設(shè)置為開漏模式，因此雙向通信時(shí)需外置上拉電阻。
工作本質(zhì)
我們可以看到CLK和SDA都有一個(gè)上拉電阻，而CLK和SDA都為開漏（OUT-OD）下，所以只有一個(gè)下拉的MOS可以控制，因此只有下拉和高阻狀態(tài)。當(dāng)高阻狀態(tài)時(shí)線上電平因?yàn)樯侠娮璧拇嬖谒詾閂CC，而下拉狀態(tài)時(shí)，因?yàn)镸OS對地，所以線上電平為GND。當(dāng)主機(jī)主動(dòng)控制時(shí)，就可以完成寫入的操作，當(dāng)需要讀取時(shí)，只需置高阻，等待從機(jī)主動(dòng)拉低，即可完成雙向通信。
虛擬總線（中間層）設(shè)計(jì)
首先 IIC 總線的CLK、SDA 這2條線是不會(huì)變動(dòng)的，所以我們可以把這部分單獨(dú)設(shè)計(jì)為iic-bus，IIC總線需要知道當(dāng)前有哪個(gè)設(shè)備擁有IIC總線的使用權(quán)，為了防止出現(xiàn)搶占還需要配置一個(gè)互斥鎖。
struct mr_soft_iic_bus
{
void (*set_clk)(mr_uint8_t level); // 操作 CLK 的函數(shù)指針
void (*set_sda)(mr_uint8_t level); // 操作 SDA 的函數(shù)指針
mr_uint8_t (*get_sda)(void); // 讀取 SDA 的函數(shù)指針
struct mr_soft_iic *owner; // 當(dāng)前該總線的所有者
mr_uint8_t lock; // 互斥鎖
};
IIC設(shè)備唯一獨(dú)有的只有設(shè)備addr，所以我們把這部分定義為iic-device。IIC設(shè)備還需要知道自己歸屬于哪條IIC總線。
struct mr_soft_iic
{
mr_uint8_t addr; // 設(shè)備地址
struct mr_soft_iic_bus *bus; // 該設(shè)備歸屬的總線
};
當(dāng)創(chuàng)建了一條iic-bus，一個(gè)iic-device后我們需要一個(gè)掛載函數(shù)，即將iic-device掛載到iic-bus上
void mr_soft_iic_attach(struct mr_soft_iic *iic, struct mr_soft_iic_bus *iic_bus)
{
iic->bus = iic_bus;
}
那么由于是虛擬總線設(shè)計(jì)，當(dāng)我們要開始傳輸前需要先去獲取總線。
mr_err_t mr_soft_iic_bus_take(struct mr_soft_iic *iic)
{
mr_uint8_t iic_bus_lock;
mr_base_t level;
/* check iic-bus owner */
if(iic->bus->owner != iic)
{
/* check mutex lock */
do {
iic_bus_lock = iic->bus->lock;
} while (iic_bus_lock != MR_UNLOCK);
/* lock mutex lock */
iic->bus->lock = MR_LOCK;
/* exchange iic-bus owner */
iic->bus->owner = iic;
}
else
{
/* lock mutex lock */
iic->bus->lock = MR_LOCK;
}
return MR_EOK;
}
當(dāng)我們使用完畢后需要釋放總線
mr_err_t mr_soft_iic_bus_release(struct mr_soft_iic *iic)
{
/* check spi-bus owner */
if(iic->bus->owner == iic)
{
iic->bus->lock = MR_UNLOCK;
return MR_EOK;
}
return -MR_ERROR;
}
到此其實(shí)虛擬總線已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢，設(shè)備需要使用僅需通過掛載 、獲取、釋放 三步操作即可，其余操作交由中間層處理。 為調(diào)用接口的統(tǒng)一，設(shè)計(jì)iic-msg
struct mr_soft_iic_msg
{
mr_uint8_t read_write; // 讀寫模式：IIC_WR/ IIC_RD
mr_uint8_t addr; // 寫入/讀取 地址
mr_uint8_t *buffer; // 數(shù)據(jù)地址
mr_size_t size; // 數(shù)據(jù)數(shù)量
};
然后通過transfer函數(shù)統(tǒng)一調(diào)用接口。
mr_err_t mr_soft_iic_transfer(struct mr_soft_iic *iic, struct mr_soft_iic_msg msg)
{
mr_err_t ret;
/* check msg */
if(msg.read_write > IIC_RD)
return -MR_ERROR;
if(msg.addr == MR_NULL)
return -MR_EINVAL;
if(msg.buffer == MR_NULL || msg.size == MR_NULL)
return MR_EOK;
/* take iic-bus */
ret = mr_soft_iic_bus_take(iic);
if(ret != MR_EOK)
return ret;
/* send iic device and register address */
mr_soft_iic_bus_start(iic->bus);
mr_soft_iic_bus_send(iic->bus, iic->addr << 1);
mr_soft_iic_bus_send(iic->bus, msg.addr);
if(msg.read_write == IIC_WR)
{
/* send iic start and device write cmd */
mr_soft_iic_bus_start(iic->bus);
mr_soft_iic_bus_send(iic->bus, iic->addr << 1);
/* send */
while(msg.size)
{
mr_soft_iic_bus_send(iic->bus,*msg.buffer);
++ msg.buffer;
-- msg.size;
}
/* send iic stop */
mr_soft_iic_bus_stop(iic->bus);
}
else
{
/* send iic start and device write cmd */
mr_soft_iic_bus_start(iic->bus);
mr_soft_iic_bus_send(iic->bus, iic->addr << 1 | 0x01);
/* receive */
while(msg.size)
{
*msg.buffer = mr_soft_iic_bus_receive(iic->bus, (msg.size == 0));
++ msg.buffer;
-- msg.size;
}
/* send iic stop */
mr_soft_iic_bus_stop(iic->bus);
}
/* release iic-bus */
mr_soft_iic_bus_release(iic);
return MR_EOK;
}
使用示例
/* -------------------- 配置 -------------------- */
/* 創(chuàng)建一條 iic 總線 */
struct mr_soft_iic_bus iic_bus;
/* 適配 iic 總線接口 */
void set_clk(mr_uint8_t level)
{
GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_0,level);
}
void set_sda(mr_uint8_t level)
{
GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_1,level);
}
mr_uint8_t get_sda(void)
{
return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1);
}
/* 配置 iic 總線 */
struct mr_soft_iic_bus iic_bus;
iic_bus.set_clk = set_clk;
iic_bus.set_sda = set_sda;
iic_bus.get_sda = get_sda;
iic_bus.lock = MR_UNLOCK;
iic_bus.owner = MR_NULL;
/* 創(chuàng)建一個(gè) iic 設(shè)備 */
struct mr_soft_iic iic_device;
/* 配置 iic 設(shè)備 */
iic_device.addr = 0x31; // iic 設(shè)備地址
/* -------------------- 使用 -------------------- */
int main(void)
{
/* 需要發(fā)送的數(shù)據(jù) */
mr_uint8_t buffer[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
/* 初始化 gpio */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* 掛載 iic 設(shè)備到 iic 總線 */
mr_soft_iic_attach(&iic_device,&iic_bus);
/* 創(chuàng)建 iic 消息 */
struct mr_soft_iic_msg iic_msg;
iic_msg.addr = 0x55; // 寫入/讀取 地址
iic_msg.buffer = buffer; // 數(shù)據(jù)地址
iic_msg.size = 10; // 數(shù)據(jù)數(shù)量
iic_msg.read_write = IIC_WR; // 只寫模式
/* 發(fā)送消息 */
mr_soft_iic_transfer(&iic_device,iic_msg);
}
剩余底層代碼位于開源代碼中，請下載開源代碼。
開源代碼倉庫鏈接 gitee.com/chen-fanyi/…
路徑：master/mr-library/ device / mr_soft_iic
請仔細(xì)閱讀README.md ?。。。?！
以上就是C語言軟件iic虛擬總線中間層設(shè)計(jì)詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C語言軟件iic虛擬總線中間層的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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