راه‌اندازی I2C در میکروکنترلر WCH

آموزش میکروکنترلر CH32 – توصیه شده – میکروکنترلر

۱۴۰۳-۱۲-۱۳

7 دقیقه

با سلام، در این قسمت از آموزش‌ CH32 میریم سراغ I2C در این میکروکنترلر این قسمت از آموزش سختی خاصی نداره با کمی دقت متوجه مباحث می‌شوید.

در ابتدا بگم که ادامه‌دادن این آموزش نیازمند پیش‌زمینه‌هایی از رابط i2C و نحوه کارکرد آن هست، اگر با آن آشنایی ندارید پیشنهاد می‌کنم آموزش دوستان در این زمینه رو حتماً مطالعه کنید.

راه‌اندازی ارتباط I2C در STM32

بریم یکم با ساختار داخلی واحد I2C این میکرو آشنا بشیم:

: بلوک دیاگرام

: ویژگی ها

واحد I2C این میکرو قابلیت‌های زیادی داره مثل SMBus و آدرس 10 بیتی و ساپورت کردن از سرعت 400 کیلوهرتز که مناسب است برای دستگاه‌هایی مثل LCDهایی که با I2C کار میکنن، از DMA و وقفه هم پشتیبانی میکنه.

بلوگ دیاگرام وقفه این درخواست‌های وقفه‌ای هست که ساپورت میکنه.

این i2c بدون ACK هم میتونه کار کنه ولی توصیه نمی‌کنم در این مود ازش به‌عنوان I2C استفاده کنید.

آموزش DMA در جلسات بعد داریم، اما داستان اصلی DMA همیشه مقصد و مبدأ هست، پس اگر خواستید I2C را با DMA راه‌اندازی کنید تنها کاری که لازم هست مشخص‌کردن مبدأ و مقصد هست که داخل آموزش DMA در موردش صحبت می‌کنیم.

این میکرو از PEC هم ساپورت میکنه، سعی کنید داخل پروژه‌های حساس حتماً ازش استفاده کنید. حالا شاید سؤالی براتون پیش بیاد که PEC چی هست؟

در پروتکل I2C ،PEC مخفف عبارت “Packet Error Checking” است. PEC یک مکانیزم برای بررسی و تأیید صحت داده‌ها در طول انتقال است. این مکانیزم به‌منظور کاهش خطاهای ناشی از نویز الکتریکی و دیگر مشکلات احتمالی در خطوط ارتباطی استفاده می‌شود.

نحوه کار PEC

PEC از یک روش (Checksum) استفاده می‌کند که به آن “Cyclic Redundancy Check” یا CRC گفته می‌شود. در پروتکل I2C، معمولاً از الگوریتم CRC-8 استفاده می‌شود. این الگوریتم یک بایت اضافی را به بسته‌های داده اضافه می‌کند که شامل نتیجه محاسبه CRC-8 بر روی تمامی بایت‌های داده‌ای است که در بسته انتقال داده شده‌اند.

مزایای استفاده از PEC

افزایش قابلیت اطمینان: با اضافه‌کردن PEC، احتمال تشخیص و تصحیح خطاهای انتقال داده افزایش می‌یابد.
کاهش خطاها: استفاده از CRC به کاهش خطاهای تصادفی که ممکن است در طول انتقال داده رخ دهد، کمک می‌کند.
تشخیص خطاهای چندگانه: الگوریتم CRC-8 توانایی تشخیص خطاهای چندگانه در داده‌ها را دارد.

استفاده از PEC در پروتکل I2C

در پروتکل I2C ،PEC معمولاً به صورت یک بایت اضافی در انتهای هر بسته داده اضافه می‌شود. گیرنده پس از دریافت داده‌ها و PEC، محاسبات CRC-8 خود را بر روی داده‌های دریافت شده انجام می‌دهد و نتیجه را با PEC دریافت شده مقایسه می‌کند. اگر نتایج یکسان باشند، داده‌ها صحیح در نظر گرفته می‌شوند؛ در غیر این صورت، داده‌ها دارای خطا هستند و باید دوباره ارسال شوند.

به طور خلاصه، PEC در I2C یک ابزار مؤثر برای افزایش صحت و اطمینان در انتقال داده‌ها است و استفاده از آن می‌تواند به بهبود کارایی و قابلیت اطمینان سیستم‌های مبتنی بر I2C کمک کند.

با بیشتر قابلیت‌های واحد I2C این میکرو آشنا شدیم، حالا نوبت کدنویسی برای این واحد هست.

اولین کار برای راه‌اندازی‌اش فعال‌کردن کلاک واحد I2C هست و GPIO که قرار است واحد I2C ما بهش وصل بشود، برای تغییر پایه‌های پیش‌فرض I2C می‌تواند از واحد AFIO استفاده بکنید که یک جدول داخل دیتاشیت دارد که مشخص می‌کند با تعیین کدام بیت‌ها این فانکشن‌ها روی کدام پایه‌ها سوئیچ می‌شوند و پایه‌های GPIO رو به‌صورت Alternate function تعریف می‌کنیم و راه‌اندازی می‌کنیم، به‌صورت زیر:

کد های استفاده از PEC در پروتکل I2C

پس از راه‌اندازی این بخش میریم سراغ کانفیگ کردن خود واحد I2C که به شکل زیر است:

کد های استفاده از PEC در پروتکل I2C

سرعت کلاک روی 100 کیلو هرتز تععین شده، نحوه آدرس دهی 7 بیتی است،پارامتر DutyCycle برای مود سریع I2C مورد استفاده قرار میگیره و عملا اینجا در کد ما تاثیری ندارد، ولی گذاشتمش که یک توضیح مختصری در موردش برای کسایی که میخوان در مود سریع کار کنن بدم،

طبق استاندارد I2C، در حالت Fast Mode، نسبت زمان‌بندی به‌صورت زیر است:

حداقل tHIGH = 600 نانوثانیه
حداقل tLOW = 1300 نانوثانیه

در پروتکل I2C، “Duty Cycle” به نسبت زمانی که خط کلاک (SCL) در وضعیت بالا (High) یا پایین (Low) است، اشاره دارد. این نسبت در حالت‌های مختلف سرعتی I2C، به‌ویژه در حالت “Fast Mode”، اهمیت زیادی دارد.

Duty Cycle در حالت Fast Mode

در حالت “Fast Mode” که سرعت انتقال داده‌ها تا 400 کیلوهرتز است، نسبت‌های Duty Cycle به گونه‌ای تنظیم می‌شوند که زمان‌بندی دقیق‌تر و بهینه‌تری برای انتقال داده‌ها فراهم شود. در Fast Mode، زمان‌بندی و Duty Cycle‌ها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که سازگاری و کارایی در انتقال داده‌ها افزایش یابد.

کدی که برای پیاده‌سازی این عمل نوشته آن به‌صورت زیر هست:

کد های استفاده از PEC در پروتکل I2C

سپس مد رو روی I2C می‌زاریم، ACK رو لازم داریم پس فعالش می‌کنیم، مد کاری ما مستر هست و تعیین‌کردن Ownaddress تأثیری روی کار ما ندارد و برای حالت Slave استفاده می‌شود.

بعدش هم با I2C_CMD و I2C_Init واحد I2C را فعال می‌کنیم.

مثال عملی با آی سی DS3231

ما برای مثال می‌خوایم ثانیه رو از آی سی DS3231 بخونیم.

در اینجا ترتیب کدها مهم بود و کمی حجمشون بالا برای همین تبدیل به تابع کردم که خواناتر باشن.

در این قسمت به علت زیاد بودن فانکشن‌ها در کد، در خود کد بیشتر توضیحات هر خط رو خدمتتون دادم.

نکته بعدی این است که خود توابع این توابع رو به‌صورت پیش‌فرض دارند و میتونید ازشون استفاده کنید، اینجا من برای اینکه یک ارتباط I2C رو از شروع ارتباط تا پایانش رو ببینید و نوشته باشید، خودم این تابع‌ها رو نوشتم، البته ناگفته نماند که اون توابع آماده همه کار رو انجام نمیدن و شروع‌کردن و پایان‌دادنش با خودتون هست که در ادامه آموزش یاد می‌گیریم.

این کد برای ارسال دو بار دیتا و یک بار آدرس هست، اول آدرس رو میفرسته سپس آدرس رجیستری که میخوایم داخل اون چیزی بنویسیم، سپس خود دیتا رو ارسال میکنه. Whileهایی که استفاده شده برای تأیید دریافت ACK هست؛ ولی شما میتونید این رو عوضش بکنید تا برنامه‌تون قفل نکنه اینجا چون صرفاً فقط راه‌اندازی یک ای سی خالی بود از While استفاده شده. بهتر است یک روتین جدا که به روتین برنامه اصلی کاری نداشته باشد برای چک‌کردن ارورها داشته باشد.

کد های خواندن ثانیه رو از ای سی DS3231

این هم برای خواندن از رجیسترهای DS3231 هست:

کد های خواندن ثانیه رو از ای سی DS3231

خب برای استفاده از این توابع هم به این صورت عمل می‌کنیم:

کد های خواندن ثانیه رو از ای سی DS3231

اینجا سه رجیستر ثانیه و دقیقه و ساعت مقدار 0 و 0 و 12 داخلشون قرار گرفتن.

کد های خواندن ثانیه رو از ای سی DS3231

در اینجا مقدار رجیستر 0 که آدرس ریجستر ثانیه هست رو هر 100 میلی ثانیه میخونیم.

برای خواندن دقیقه رجیستر 1 رو میخونیم و برای ساعت ریجستر 2.

برای تنظیم بقیه مواردش هم میتونید در بقیه رجیسترهایش بنویسید و بخونید.

این هم کد کامل این قسمت از آموزش:

#include "debug.h"




/* Global typedef */




/* Global define */

#define DS3231_Address 0x68




void I2C_Writeregister(I2C_TypeDef *I2Cx, uint8_t deviceAddr, uint8_t registerAddr, uint8_t data);

uint8_t I2C_Read_register(I2C_TypeDef *I2Cx, uint8_t deviceAddr, uint8_t registerAddr);

/* Global Variable */




/*********************************************************************

 * @fn      main

 *

 * @brief   Main program.

 *

 * @return  none

 */

int main(void)

{

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    SystemCoreClockUpdate();

    Delay_Init();

    USART_Printf_Init(115200);

    printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

    printf("ChipID:%08x\r\n", DBGMCU_GetCHIPID());

    printf("This is printf example\r\n");




    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);




    GPIO_InitTypeDef GPIO_I2C;

    GPIO_I2C.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;

    GPIO_I2C.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;

    GPIO_I2C.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_I2C);

//////////////////////////////////////////////////i2c config

    I2C_InitTypeDef i2ccfg;

    i2ccfg.I2C_ClockSpeed = 100000;

    i2ccfg.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;

    i2ccfg.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;

    i2ccfg.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;

    i2ccfg.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;

    i2ccfg.I2C_OwnAddress1 = 0xaa;

    I2C_Init(I2C1, &i2ccfg);




    I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);

    I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);




    // Example: Set time on DS3231

    I2C_Writeregister(I2C1, DS3231_Address, 0x00, 0x00); // Set seconds to 00

    I2C_Writeregister(I2C1, DS3231_Address, 0x01, 0x00); // Set minutes to 00

    I2C_Writeregister(I2C1, DS3231_Address, 0x02, 0x12); // Set hour to 12 (24-hour format)




    while (1)

    {

        uint8_t seconds = I2C_Read_register(I2C1, DS3231_Address, 0x00);

        printf("Seconds: %02x\r\n", seconds);

        Delay_Ms(100);

    }

}




void I2C_Writeregister(I2C_TypeDef *I2Cx, uint8_t deviceAddr, uint8_t registerAddr, uint8_t data)

{

    // Generate START condition

    I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE);

    while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); //for ACK




    // Send device address for write

    I2C_Send7bitAddress(I2Cx, deviceAddr << 1, I2C_Direction_Transmitter);

    while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));//for ACK




    // Send register address

    I2C_SendData(I2Cx, registerAddr);

    while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));//for ACK




    // Send data

    I2C_SendData(I2Cx, data);

    while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));//for ACK




    // Generate STOP condition

    I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);

}




uint8_t I2C_Read_register(I2C_TypeDef *I2Cx, uint8_t deviceAddr, uint8_t registerAddr)

{

    uint8_t data;




    // Generate START condition

    I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE);

    while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));// for ACK




    // Send device address for write

    I2C_Send7bitAddress(I2Cx, deviceAddr << 1, I2C_Direction_Transmitter);

    while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)); // for ACK




    // Send register address

    I2C_SendData(I2Cx, registerAddr);

    while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));// for ACK




    // Generate repeated START condition

    I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE);

    while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));// for ACK




    // Send device address for read

    I2C_Send7bitAddress(I2Cx, deviceAddr << 1, I2C_Direction_Receiver);

    while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));// for ACK




    // Receive data

    while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));// for receive

    data = I2C_ReceiveData(I2Cx);




    // Generate STOP condition

    I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);




    return data;

}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

#include "debug.h"

/* Global typedef */

/* Global define */

#define DS3231_Address 0x68

void I2C_Writeregister(I2C_TypeDef *I2Cx, uint8_t deviceAddr, uint8_t registerAddr, uint8_t data);

uint8_t I2C_Read_register(I2C_TypeDef *I2Cx, uint8_t deviceAddr, uint8_t registerAddr);

/* Global Variable */

/*********************************************************************

* @fn main

* @brief Main program.

* @return none

int main(void)

{

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

SystemCoreClockUpdate();

Delay_Init();

USART_Printf_Init(115200);

printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

printf("ChipID:%08x\r\n", DBGMCU_GetCHIPID());

printf("This is printf example\r\n");

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

GPIO_InitTypeDef GPIO_I2C;

GPIO_I2C.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;

GPIO_I2C.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;

GPIO_I2C.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_I2C);

//////////////////////////////////////////////////i2c config

I2C_InitTypeDef i2ccfg;

i2ccfg.I2C_ClockSpeed = 100000;

i2ccfg.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;

i2ccfg.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;

i2ccfg.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;

i2ccfg.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;

i2ccfg.I2C_OwnAddress1 = 0xaa;

I2C_Init(I2C1, &i2ccfg);

I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);

I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);

// Example: Set time on DS3231

I2C_Writeregister(I2C1, DS3231_Address, 0x00, 0x00); // Set seconds to 00

I2C_Writeregister(I2C1, DS3231_Address, 0x01, 0x00); // Set minutes to 00

I2C_Writeregister(I2C1, DS3231_Address, 0x02, 0x12); // Set hour to 12 (24-hour format)

while (1)

{

uint8_t seconds = I2C_Read_register(I2C1, DS3231_Address, 0x00);

printf("Seconds: %02x\r\n", seconds);

Delay_Ms(100);

}

void I2C_Writeregister(I2C_TypeDef *I2Cx, uint8_t deviceAddr, uint8_t registerAddr, uint8_t data)

{

// Generate START condition

I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE);

while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); //for ACK

// Send device address for write

I2C_Send7bitAddress(I2Cx, deviceAddr << 1, I2C_Direction_Transmitter);

while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));//for ACK

// Send register address

I2C_SendData(I2Cx, registerAddr);

while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));//for ACK

// Send data

I2C_SendData(I2Cx, data);

while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));//for ACK

// Generate STOP condition

I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);

}

uint8_t I2C_Read_register(I2C_TypeDef *I2Cx, uint8_t deviceAddr, uint8_t registerAddr)

{

uint8_t data;

// Generate START condition

I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE);

while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));// for ACK

// Send device address for write

I2C_Send7bitAddress(I2Cx, deviceAddr << 1, I2C_Direction_Transmitter);

while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)); // for ACK

// Send register address

I2C_SendData(I2Cx, registerAddr);

while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));// for ACK

// Generate repeated START condition

I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE);

while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));// for ACK

// Send device address for read

I2C_Send7bitAddress(I2Cx, deviceAddr << 1, I2C_Direction_Receiver);

while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));// for ACK

// Receive data

while (!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));// for receive

data = I2C_ReceiveData(I2Cx);

// Generate STOP condition

I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);

return data;

}

تا قسمت بعدی موفق باشید.

اطلاعات

لینک و اشتراک

راه‌اندازی I2C در میکروکنترلر WCH | قسمت دوازدهم آموزش CH32

نحوه کار PEC

مزایای استفاده از PEC

استفاده از PEC در پروتکل I2C

Duty Cycle در حالت Fast Mode

مثال عملی با آی سی DS3231

عرفان رفیعی

پالت | بازار خرید و فروش قطعات الکترونیک

آیسی | موتور جستجوی قطعات الکترونیک

سیسوگ شاپ | فروشگاه محصولات Quectel

سیسوگ فروم | محلی برای پاسخ پرسش‌های شما

نویسنده شو !

نویسنده شو !

پالت | بازار خرید و فروش قطعات الکترونیک

آیسی | موتور جستجوی قطعات الکترونیک

سیسوگ شاپ | فروشگاه محصولات Quectel

سیسوگ فروم | محلی برای پاسخ پرسش‌های شما

دیدگاه ها

نویسنده شو !

نویسنده شو !

آموزش ها

منو و لینک‌ها

راه‌اندازی I2C در میکروکنترلر WCH | قسمت دوازدهم آموزش CH32

نحوه کار PEC

مزایای استفاده از PEC

استفاده از PEC در پروتکل I2C

Duty Cycle در حالت Fast Mode

مثال عملی با آی سی DS3231

شاید برای شما مفید باشد

معماری پردازنده‌هایRISC_V را بهتر بشناسیم | قسمت اول اموزش CH32

واحد RCC در میکرو کنترلر WCH - قسمت هشتم آموزش CH

آشنایی با WCH و میکروکنترلرهای RISC-V - قسمت دوم آموزش CH32

عرفان رفیعی

پالت | بازار خرید و فروش قطعات الکترونیک

آیسی | موتور جستجوی قطعات الکترونیک

سیسوگ شاپ | فروشگاه محصولات Quectel

سیسوگ فروم | محلی برای پاسخ پرسش‌های شما

نویسنده شو !

نویسنده شو !

پالت | بازار خرید و فروش قطعات الکترونیک

آیسی | موتور جستجوی قطعات الکترونیک

سیسوگ شاپ | فروشگاه محصولات Quectel

سیسوگ فروم | محلی برای پاسخ پرسش‌های شما

دیدگاه ها

نویسنده شو !

نویسنده شو !

آموزش ها

منو و لینک‌ها

شبکه‌های اجتماعی