嵌入式arm学习之I²C总线
嵌入式arm学习之I²C总线
cpu和外设常见的几种通信方式：GPIO/UART/I²C总线/1-Wire总线
今天学习I²C总线：
CPU和外设传输需要两根信号线，SDA数据线、SCL时钟控制信号线（数据同步）
SCL周期(频率)由外设决定
SDA和SCL分别外接两个上拉电阻，默认为高电平
CPU和外设数据通信只需要一根数据线，一个时钟周期传输一个bit位，cpu在SCL为低电平的时候将数据放到SDA上(拉高/拉低)，外设在同周期的SCL为高电平的时候从SDA取出数据(判断高/低电平)，低放高取
I²C总线数据传输从高位开始，一次传输一个子节
SDA和SCL这两根信号线上可以连接多个外设，也可以连接多个CPU，总线上的负载电容不超过400pF即可，跟硬件设计相关
优点：
节省CPU引脚资源
简化硬件设计
软件设计相对简单
开发周期短
成本降低
在手机中有一个PMIC芯片与CPU之间就是用的I²C，给LCD、WIFI、摄像头等供电
CPU如何找到需要访问的外设？
通过设备地址
CPU如何与外设进行数据传输？
SDA与SCL如何搭配使用？
在I²C外设的芯片手册中的时序图查找
相关概念：
START信号：起始信号，时序为SCL为高电平，SDA由高电平向低电平跳变，产生一个下降沿
STOP信号：结束信号，时序为SCL为高电平，SDA由低电平向高电平跳变，产生一个上升沿
读写位(R/W)：表示CPU是读还是写，如果从外设读数据，R/W=1,如果向外设写入数据，R/W=0
如果传输数据时读写位发生改变，必须重发START和设备地址+读写位
设备地址：外设的唯一设备地址，通过原理图和芯片手册得到，有效位数为7位(居多)或10位（极少）
例如：LM77温度传感器
LM77设备地址=10010A1A0(A1A0为两个引脚)
假设硬件工程师将A1A0接地，1001000（二进制），0x48（十六进制，高位补0）
例如：MMA8653三轴加速度传感器
MMA8653设备地址=0x1D
例如：ADP8860背光灯控制芯片
ADP8860设备地址=0x2a
读设备地址：将设备地址<<1|1（R/W=1,表示读外设）
MMA8653的读设备地址=0x1D<<1|1=0x3B
写设备地址：将设备地址<<1|0(R/W=0,表示写外设)
MMA8653的写设备地址=0x1D<<1|0=0x3A
I²C总线规定传输一次一个子节，设备地址为7位，加一个读写位，正好一个子节
ACK信号：应答信号，有效位1位，低电平有效
I²C数据传输协议：
I²C总线接口的外设，芯片内部都集成一堆寄存器（片内寄存器），这些寄存器地址从0x00开始，本质就是CPU通过I²C总线访问寄存器，不能以指针的形式访问片内寄存器（片内寄存器地址不再CPU直接寻址的4G地址控件上），根据外设的时序来访问片内寄存器地址
看I²C外设芯片手册先找片内寄存器地址和片内寄存器BIT含义，再找片内寄存器的读写时序
例如：CPU读取LM77内某个寄存器2子节过程
打开LM77芯片手册第一个时序图：
CPU向总线发送START信号
发送LM77的设备地址和读写位1（0x48<<1|1）（1是读，0是写）
LM77接收到设备地址和读写位之后再第九个时钟周期给CPU一个有效的ACK信号
LM77将2子节数据中的高字节发送给CPU
CPU接收到数据后给LM77发送一个有效的ACK信号（第九个周期）
LM77将低字节字节发送给CPU
CPU接收到最后一个子节数据后，发送给LM77一个无效的ACK（高电平）
CPU发送一个STOP信号
例如：CPU读取MMA8653三周加速度传感器的ID为例，过程如下：
打开MMA8653芯片手册，得到MMA8653片内寄存器（设备ID）地址为0x0D，保存了MMA8653的ID（0x5A），读取即可
CPU向总线发送START信号
CPU向总线发送MMA8653得设备地址和读写位0(0x1D<<1|0)
MMA8653在第九个时钟周期给CPU发送一个有效的ACK
CPU向MMA8653发送要访问的片内寄存器地址0x0D
外设向CPU发送一个有效的ACK
CPU重新发送START，告诉外设，读写方向发生改变
CPU重新发送设备地址和读写位1（0x1D<<1|1）
外设给CPU发送ACK
外设将片内寄存器地址0x0D的内容发送给CPU
CPU发送无效ACK
CPU发送STOP信号
例如：CPU向HMC6352指南针传感器发送休眠指令‘S’，过程如下：
打开芯片手册，找到时序图：
CPU发送START
CPU发送0x21<<1|0
外设发送ACK信号
CPU发送休眠指令0x53('S')
外设发送ACK信号
CPU发送STOP信号
一张图讲透NVIC工作原理 #硬件工程师
一张图讲透 NVIC 工作原理。
1. 重点来了，NVIC 的工作原理。假如现在来了三个外部中断，它们都到达了 ISER 寄存器，每一位控制一个中断，只有被使能的才能通过，而外部中断 1 就没有被使能。
2. 接下来进入到了 IPR 寄存器，要进行优先级的比较了，要结合着优先级分组的设计来去看，后边优先级高的要先响应，这里外部中断 2 的优先级最高，它先响应，接下来是外部中断 3 响应。
3. 内核也是可以直接产生中断的，它的路径跟前面的外部中断不一样，会直接经过 SHPR，SHPR 和 IPR 是平级的，统一比较一下优先级，而它最后执行说明它的优先级最低。这就是 NVIC 的工作原理。
4. 真正编程的时候要找到对应的结构体的定义，对应上相应的寄存器。能够看到像 32 的代码当中有一个 NVIC 的结构体，这个结构体当中提到了 ISERICER IP，同时还能看到另外一个结构体 SCB，这里边有像分组寄存器包括 SHP。
5. 带大家简单的看一下，找一个跟中断相关的代码跟一下就可以了。这是设置有限级的，往里跟，它掉的是这样的一个神秘四的接口，继续跟，再跟，看到了 NVIC，终于找到了它的根源。
最后，给大家准备了 STM32 从环境搭建到项目实战的全套资料，还包括 5 种嵌入式经典总线协议的免费视频教程，需要的同学预约领取。
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