PIC单片机之I2C通信（主模式）

    我们今天来讲I2C通信。那I2C通信的特点是什么能。我们一般使用的串口 （半双工异步串行通信）与I2C 有什么区别呢。

    串口（半双工异步串行通信）：就是好像朋友在对话。我可以主动和你讲话，你也可以主动和我讲话。

    I2C：就好像上下级对话。一个领导面对一个或者多个员工。只有领导主动说话的份儿，下面的员工不能主动说话。只有领导问了，员工才能答。

    I2C通信

    I2C通信只需要两个引脚 一个数据线，一个时钟线。 数据线顾名思义就是用来传递数据的。时钟线是来决定数据传输的速度。当时钟线为高电平时，数据线上的数据才会被认为是有效的。

    数据线的 数据有四种状态 ： 高电平，低电平，下降沿（高电平变低电平），上升沿（低电平变高电平）。

    当时钟线为高电平时候这四种状态分别代表：1,0,起始位，停止位。

    如果我们发送的数据为十六进制的0x88即是二进制为10001000的数据是怎么发送的呢？我们就以此为例一步步讲解。

    1、常态

    在不发送任何数据的时候数据线和时钟线都为高电平。一般为了保证能带动128个从设备。大部分芯片的I2C通信接口都是用开漏输出（只能接通地不能输出高电平），所以数据线和时钟线都要加上拉电阻。

    2、起始

    当开始发送数据的时候 时钟线为高同时数据线从 高电平变低电平，代表开始发送数据。

    3、发送数据

    发送完起始位后 时钟线变为低电平，在发送每一位的数据之前时钟线有一段低电平，主要的作用是给数据线做电平变化用的。 

    我们现在要发送的第一个位是 1。

    1、时钟线为低，同时数据线从低电平变成高电平。

    2、接着时钟线变为高电平，此时接收方得知时钟线为高，便查看数据线为高电平 说明数据为 “1”。

    3、我们要发送的下一个位为0。时钟线再变为低，同时数据线从高电平变成低电平。

    4、接着时钟线再变为高电平，此时接收方得知时钟线为高，便查看数据线为低电平 说明数据为"0"。

    5、再下一个为还为0。时钟线再变为低，同时数据线一直保持低电平不变。

    6、接着时钟线再变为高电平，此时接收方得知时钟线为高，便查看数据线为低电平 说明数据为”0“。

    以此类推 直到发送完所有的位。

    4，应答（ACK）

    当接收方接收完一个字节的数据就要告诉对方我收到了。接收方如果接收到数据则控制数据线输出低电平。否则为高电平。

    5，停止

     没有下一个字节要发送，最后时钟线变为高电平后，数据线从低电平变为高电平。代表数据发送停止。

    实例讲解： 使用单片机使用 RSM2257 电子音量控制芯片来控制音量。一个按键按下，声音变大，一个按键按下，声音变小。在加上一个按键，控制一个LED亮灭的程序。而且音量掉电保存。

    介绍RSM2257.

    子地址

    在I2C通信中每一个从设备都有个子地址，因为I2C支持一主多从，也就是说有一个主机可以连接多个从机。每个从机，都有个地址。就好像每个人的名字一样来区分不同的设备。下面是RSM2257接口协议,首先先发送RSM2257 设备地址 10001000.然后再发送数据。

    数据

    RSM2257的数据是用来表示音量大小的。我们控制两个音频通道，以10dB为单位降低或增加音量。从功能设置位表格中可知数据为 11100B2B1B0.

    B2B1B0的数值决定了音量。请详见 衰减设置位。

    单片机I2C通信初始化设置

   1、设置端口为输入

    TRISC0 = input;

     TRISC1 = input;

    2、设置模式 

    我们设置ssp1控制寄存器的 SSP1M<3:0>.我们需要的是I2C主模式。设置如下

           SSP1CON1bits.SSPM0 = 0;

           SSP1CON1bits.SSPM1 = 0;

           SSP1CON1bits.SSPM2 = 0;

           SSP1CON1bits.SSPM3 = 1;// I2C Master mode ,clock=Fosc/(4*(SSPxADD+1))

    3、设置时钟线频率RSM2257最大为100KHZ，我选择设置为50KHZ.

    使用计算公式clock=Fosc/(4*(SSPxADD+1)) 计算出SSP1ADD的值为0x9F;

    SSP1ADD=0x9F;

    4、开启I2C通信

    SSP1CON1bits.SSPEN = 1;

    单片机I2C发送程序

    1、发送起始位

    SSP1CON2bits.SEN = 1;//Start condition

    while(SSP1CON2bits.SEN == 1);//waiting for Start condition completed.

    2、发送地址

    PIR1bits.SSP1IF = 0;

    SSP1BUF = 0x88;//Device Address

    while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

    PIR1bits.SSP1IF = 0;

    // ~ACK  我们不理会接收方有没有应答。

    3、发送 10db音量控制的数据

    SSP1BUF = tx_data;//Data 10db level

    while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

    PIR1bits.SSP1IF = 0;

    4、发送1db音量控制的数据

   //  ~ACK

    SSP1BUF = 0xD0;//Data 1db level

    while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

    PIR1bits.SSP1IF = 0;

    5、发送停止位

   //  ~ACK

    SSP1CON2bits.PEN = 1;//Stop condition

    关于I2C通信协议，RSM2257，PIC MSSP 模块设置成I2C，更详细的内容就必须去看数据手册了。

    实例程序：程序分为main.c 和 define.h两个文件 芯片PIC16LF1823,开发环境MPLAB X IDE.

define.h文件

/**********RA*********/

//B'1111,1000'H F8

#define LED_SW  RA5//IN

#define UP_SW   RA4//IN

#define DOWN_SW RA3//IN

#define LED     RA2//OUT

//RA1

//RA0

/**********RC***********/

//H FF

//RC0   SCL

//RC1   SDA

#define input 1

#define LED_VALUE  1

#define UP_VALUE   2

#define DOWN_VALUE 3

#define key_delay  300

 main.c文件

#include

#include"define.h"

__CONFIG(FOSC_INTOSC&WDTE_OFF&PWRTE_ON&MCLRE_OFF&CP_ON&CPD_OFF&BOREN_ON

                                                          &CLKOUTEN_OFF&IESO_ON&FCMEN_ON);

__CONFIG(PLLEN_OFF&LVP_OFF) ;

void tx_pro(unsigned char tx_db);

unsigned char DB_VALUE;

void init_fosc(void)

{

 OSCCON = 0xF0;//32MHZ

}

void init_gpio(void)

{

 PORTA=0;

 LATA =0;

 ANSELA=0x00;

 TRISA =0xF8;

 PORTC=0;

 LATC=0;

 ANSELC = 0x00;

 TRISC =0xFF;

}

void init_i2c_master()

{

    TRISC0 = input;

    TRISC1 = input;

    SSP1CON1bits.SSPM0 = 0;

    SSP1CON1bits.SSPM1 = 0;

    SSP1CON1bits.SSPM2 = 0;

    SSP1CON1bits.SSPM3 = 1;// I2C Master mode ,clock=Fosc/(4*(SSPxADD+1))

    SSP1STATbits.SMP = 1;

    SSP1ADD = 0x9F;//SCL CLOCK Frequency 50KHZ

    SSP1CON1bits.SSPEN = 1;

}

void i2c_master_tx(unsigned char tx_data)

{

    SSP1CON2bits.SEN = 1;//Start condition

    while(SSP1CON2bits.SEN == 1);//waiting for Start condition completed.

    PIR1bits.SSP1IF = 0;

    SSP1BUF = 0x88;//Device Address

    while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

    PIR1bits.SSP1IF = 0;

    // ~ACK

    SSP1BUF = tx_data;//Data 10db level

    while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

    PIR1bits.SSP1IF = 0;

   //  ~ACK

    SSP1BUF = 0xD0;//Data 1db level

    while(PIR1bits.SSP1IF == 0);

    PIR1bits.SSP1IF = 0;

   //  ~ACK

    SSP1CON2bits.PEN = 1;//Stop condition

}

void delay(unsigned int n)

{

    while(n--);

}

unsigned char key_board(void)

{

    if(LED_SW==1)

    {

        delay(key_delay);

        if(LED_SW==1)

        {

            while(LED_SW==1);

            return LED_VALUE;

        }

    }

    if(UP_SW==1)

    {

        delay(key_delay);

        if(UP_SW==1)

        {

            while(UP_SW==1);

            return UP_VALUE;

        }

    }

    if(DOWN_SW==1)

    {

        delay(key_delay);

         if(DOWN_SW==1)

        {

            while(DOWN_SW==1);

            return DOWN_VALUE;

        }

    }

    return 0;

}

void DB_INC(void)

{

    if(DB_VALUE < 7)

    {

        DB_VALUE++;

        eeprom_write(0x00, DB_VALUE);//将音量值保存到EEPROM这样掉电后数据也不会丢失。

        tx_pro(DB_VALUE);

    }

}

void DB_DEC(void)

{

    if(DB_VALUE  > 0)

    {

        DB_VALUE --;

        eeprom_write(0x00, DB_VALUE);

        tx_pro(DB_VALUE);

    }

}

void tx_pro(unsigned char tx_db)

{

    tx_db |= 0xE0;           //将高三位设置为1。表示两个音频通道，以10dB为单位降低或增加音量

    i2c_master_tx(tx_db);//I2C发送数据程序

}

/*

 * 

 */

int main(int argc, char** argv) {

    unsigned char keyvalue;

    init_fosc();

    init_gpio();

    init_i2c_master();

    LED=0;

    DB_VALUE= eeprom_read(0x00);//读eeprom 中保存的音量值

    if(DB_VALUE > 7)//如果之前没有设置过则音量不衰减

    {

      DB_VALUE = 0;

    }

    tx_pro(DB_VALUE);//用I2C通信设置RSM2257的音量

    while(1)

    {

         keyvalue=key_board();//判断按键程序，

         switch(keyvalue) 

         {

             case LED_VALUE://LED按键按下

             {

                 LED = ~LED;

             };break;

             case UP_VALUE://音量加

             {

                 DB_INC();

             };break;

             case DOWN_VALUE://音量减

             {

                 DB_DEC();

             };break;

         }

    }

}