SylixOS 基於STM32平臺的GPIO模仿I2C總線的驅動開發流程

1. 概述

   本文檔以STM32F767平臺爲例，詳細介紹SylixOS上GPIO模仿I2C總線的驅動開發流程。

    

2. 初始化

   GPIO模仿的I2C總線的初始化，實際上是I2C總線的SDA和SCL的GPIO管腳初始化。初始化流程如圖 2.1所示。

   圖 2.1 I2C初始化流程圖

   代碼實現，如程序清單 2.1所示。I2C總線的SDA和SCL兩個GPIO管腳的GPIO速度要設置成快速模式，輸出模式需要設置成推輓輸出模式。

   程序清單 2.1 I2C初始化代碼

       /*
        *  申請 I2C 1 通道的 SCL 的 GPIO
        */
       if (ERROR_NONE != API_GpioRequest(I2C1_CHANNEL_SCL, I2C1_SCL_GPIO_NAME)) {
           return  (PX_ERROR);
       }
   
       /*
        *  設置上拉
        */
       if (ERROR_NONE != API_GpioSetPull(I2C1_CHANNEL_SCL, GPIO_PUPD_PU)) {
           return  (PX_ERROR);
       }
   
       /*
        *  設置爲推輓輸出模式，且 GPIO 速度爲快速
        */
       if (ERROR_NONE != API_GpioDirectionOutput(I2C1_CHANNEL_SCL,
                                                 		   (GPIO_SPEED_SET 	|
                                                 		    GPIO_OTYPE_SET 	|
                                                  	    LW_GPIOF_INIT_HIGH))) {
           return  (PX_ERROR);
       }
   
       /*
        *  申請 I2C 1 通道的 SDA 的 GPIO
        */
       if (ERROR_NONE !=  API_GpioRequest(I2C1_CHANNEL_SDA, I2C1_SDA_GPIO_NAME)) {
           return  (PX_ERROR);
       }
       if (ERROR_NONE != API_GpioSetPull(I2C1_CHANNEL_SDA, GPIO_PUPD_PU)) {
           return  (PX_ERROR);
       }
       if (ERROR_NONE != API_GpioDirectionOutput(I2C1_CHANNEL_SDA,
                                                 		   (GPIO_SPEED_SET 	|
                                                 		    GPIO_OTYPE_SET 	|
                                                  	    LW_GPIOF_INIT_HIGH))) {
           return  (PX_ERROR);
       }

3. 傳輸流程

   GPIO模擬I2C總線驅動和普通的I2C總線驅動的最大區別是普通的I2C總線驅動的數據傳輸只要將要傳輸的數據寫入寄存器即可，而GPIO模擬I2C總線驅動的數據傳輸是直接通過GPIO管腳將電平拉高拉低（拉高是1，拉低是0）傳輸數據。

4. 寫數據流程

   如程序清單 3.1所示，I2C的寫數據流程如下：

   1. 主設備發送開始信號；

   2. 主設備發送7位從設備地址和1位寫操作位；

   3. 從設備發送應答信號；

   4. 主設備發送要寫的8位從設備內部地址；

   5. 從設備發送應答信號；

   6. 主設備開始對從設備寫操作；

   7. 主設備發送結束信號。

   程序清單 3.1 I2C的寫數據流程

   static INT  __i2cXferWrite (UINT             uiChannel,
                               PLW_I2C_MESSAGE  pI2cMsg,
                               INT              iLength)
   {
       INT  iIndex;
   
       __i2cStart(uiChannel);                                              /*  發送開始信號                */
   
       /*
        *  發送 7 位器件地址和 1 位寫操作位
        */
       __i2cSendByte((pI2cMsg->I2CMSG_usAddr & I2C_ADDR_MASK), uiChannel);
   
       if (__i2cWaitAck(uiChannel)) {                                      /*  等待設備的 ACK 信號         */
           _DebugHandle(__ERRORMESSAGE_LEVEL, "__i2cXferWrite(): Timeout to wait ack!\r\n");
   
           return  (PX_ERROR);
       }
   
       /*
        *  發送要讀的設備的內部地址
        */
       __i2cSendByte(((pI2cMsg->I2CMSG_usAddr) & I2C_INTER_ADDR_MASK), uiChannel);
       if (__i2cWaitAck(uiChannel)) {                                      /*  等待設備的 ACK 信號         */
           _DebugHandle(__ERRORMESSAGE_LEVEL, "__i2cXferWrite(): Timeout to wait ack!\r\n");
   
           return  (PX_ERROR);
       }
   
       for (iIndex = 0; iIndex < iLength; iIndex++) {
           __i2cSendByte(*(pI2cMsg->I2CMSG_pucBuffer)++, uiChannel);       /*  發送字節                    */
           if (__i2cWaitAck(uiChannel)) {                                  /*  等待設備的 ACK 信號         */
               _DebugHandle(__ERRORMESSAGE_LEVEL, "__i2cXferWrite(): Timeout to wait ack!\r\n");
   
               return  (PX_ERROR);
           }
       }
   
       __i2cStop(uiChannel);                                               /*  產生一個停止信號            */
   
       udelay(I2C_WRITE_BYTE_DELAY);
   
   
       return (ERROR_NONE);
   }

   
   

5. 讀數據流程

   如程序清單 3.2所示，I2C的讀數據流程如下：

   1. 寫模式，主設備發送開始信號；

   1. 主設備發送7位從設備地址和1位寫操作位；

   2. 從設備發送應答信號；

   3. 主設備發送要寫的8位從設備內部地址；

   4. 從設備發送應答信號；

   5. 進入讀取模式，設備再次發送開始信號；

   6. 主設備發送7位從設備地址和1位讀操作位；

   7. 從設備發送應答信號；

   8. 主設備開始對從設備讀操作；

   9. 主設備發送結束信號。

   程序清單 3.2 I2C讀數據流程

static INT  __i2cXferRead (UINT             uiChannel,
                           PLW_I2C_MESSAGE  pI2cMsg,
                           INT              iLength)
{
    INT  iIndex;

    __i2cStart(uiChannel);                                              /*  發送開始信號                */

    /*
     *  發送 7 位器件地址和 1 位寫操作位,(I2CMSG_usAddr 中的 9-15 位爲器件地址)
     */
    __i2cSendByte(((pI2cMsg->I2CMSG_usAddr >> 8) & I2C_ADDR_MASK), uiChannel);

    if (__i2cWaitAck(uiChannel)) {                                      /*  等待設備的 ACK 信號         */
        _DebugHandle(__ERRORMESSAGE_LEVEL, "__i2cXferWrite(): Timeout to wait ack!\r\n");

        return  (PX_ERROR);
    }

    /*
     *  發送要讀的設備的內部地址
     */
    __i2cSendByte(((pI2cMsg->I2CMSG_usAddr) & I2C_INTER_ADDR_MASK), uiChannel);
    if (__i2cWaitAck(uiChannel)) {                                      /*  等待設備的 ACK 信號         */
        _DebugHandle(__ERRORMESSAGE_LEVEL, "__i2cXferWrite(): Timeout to wait ack!\r\n");

        return  (PX_ERROR);
    }

    /*
     *  進入讀取模式
     */
    __i2cStart(uiChannel);                                              /*  發送開始信號                */

    /*
     *  發送 7 位器件地址和 1 位讀操作位,(I2CMSG_usAddr 中的 8-15 位爲器件地址和讀寫位)
     */
    __i2cSendByte(((pI2cMsg->I2CMSG_usAddr >> 8) & I2C_ADDR_MASK) | LW_I2C_M_RD, uiChannel);
    if (__i2cWaitAck(uiChannel)) {                                      /*  等待設備的 ACK 信號         */
        _DebugHandle(__ERRORMESSAGE_LEVEL, "__i2cXferWrite(): Timeout to wait ack!\r\n");

        return  (PX_ERROR);
    }

    for (iIndex = 0; iIndex < iLength - 1; iIndex++) {

        /*
         *  讀取設備發來的 1 個字節數據
         */
        *(pI2cMsg->I2CMSG_pucBuffer)++ = __i2cReadByte(I2C_ACK_SEND, uiChannel);
    }

    *(pI2cMsg->I2CMSG_pucBuffer) = __i2cReadByte(I2C_NACK_SEND, uiChannel);

    __i2cStop(uiChannel);                                               /*  產生停止信號                */


    return  (ERROR_NONE);
}