简介
mr-soft-iic 模块为 mr-library 项目下的可裁剪模块，以C语言编写，可快速移植到各种平台（主要以嵌入式mcu为主）。 mr-soft-iic 模块通过 io 模拟实现 iic 协议。
IIC-协议
SPI 一般为一主多从设计。由2根线组成：CLK（时钟）、SDA（数据）。
接线方式
| 主机 | 从机 |
|---|---|
| CLK | CLK |
| SDA | SDA |
主机从机一 一对应相接。
总线
IIC 通过地址码识别设备，一条 IIC 总线最多支持挂载127个设备，通常速率为100kbit/s和400kbit/s，由于SDA设置为开漏模式，因此双向通信时需外置上拉电阻。
工作本质
我们可以看到CLK和SDA都有一个上拉电阻，而CLK和SDA都为开漏（OUT-OD）下，所以只有一个下拉的MOS可以控制，因此只有下拉和高阻状态。当高阻状态时线上电平因为上拉电阻的存在所以为VCC，而下拉状态时，因为MOS对地，所以线上电平为GND。当主机主动控制时，就可以完成写入的操作，当需要读取时，只需置高阻，等待从机主动拉低，即可完成双向通信。
虚拟总线（中间层）设计
首先 IIC 总线的CLK、SDA 这2条线是不会变动的，所以我们可以把这部分单独设计为iic-bus，IIC总线需要知道当前有哪个设备拥有IIC总线的使用权，为了防止出现抢占还需要配置一个互斥锁。
struct mr_soft_iic_bus
{
void (*set_clk)(mr_uint8_t level); // 操作 CLK 的函数指针
void (*set_sda)(mr_uint8_t level); // 操作 SDA 的函数指针
mr_uint8_t (*get_sda)(void); // 读取 SDA 的函数指针
struct mr_soft_iic *owner; // 当前该总线的所有者
mr_uint8_t lock; // 互斥锁
};
IIC设备唯一独有的只有设备addr，所以我们把这部分定义为iic-device。IIC设备还需要知道自己归属于哪条IIC总线。
struct mr_soft_iic
{
mr_uint8_t addr; // 设备地址
struct mr_soft_iic_bus *bus; // 该设备归属的总线
};
当创建了一条iic-bus，一个iic-device后我们需要一个挂载函数，即将iic-device挂载到iic-bus上
void mr_soft_iic_attach(struct mr_soft_iic *iic, struct mr_soft_iic_bus *iic_bus)
{
iic->bus = iic_bus;
}
那么由于是虚拟总线设计，当我们要开始传输前需要先去获取总线。
mr_err_t mr_soft_iic_bus_take(struct mr_soft_iic *iic)
{
mr_uint8_t iic_bus_lock;
mr_base_t level;
if(iic->bus->owner != iic)
{
do {
iic_bus_lock = iic->bus->lock;
} while (iic_bus_lock != MR_UNLOCK);
iic->bus->lock = MR_LOCK;
iic->bus->owner = iic;
}
else
{
iic->bus->lock = MR_LOCK;
}
return MR_EOK;
}
当我们使用完毕后需要释放总线
mr_err_t mr_soft_iic_bus_release(struct mr_soft_iic *iic)
{
if(iic->bus->owner == iic)
{
iic->bus->lock = MR_UNLOCK;
return MR_EOK;
}
return -MR_ERROR;
}
到此其实虚拟总线已经设计完毕，设备需要使用仅需通过挂载 、获取、释放 三步操作即可，其余操作交由中间层处理。 为调用接口的统一，设计iic-msg
struct mr_soft_iic_msg
{
mr_uint8_t read_write; // 读写模式：IIC_WR/ IIC_RD
mr_uint8_t addr; // 写入/读取 地址
mr_uint8_t *buffer; // 数据地址
mr_size_t size; // 数据数量
};
然后通过transfer函数统一调用接口。
mr_err_t mr_soft_iic_transfer(struct mr_soft_iic *iic, struct mr_soft_iic_msg msg)
{
mr_err_t ret;
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;
ret = mr_soft_iic_bus_take(iic);
if(ret != MR_EOK)
return ret;
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)
{
mr_soft_iic_bus_start(iic->bus);
mr_soft_iic_bus_send(iic->bus, iic->addr << 1);
while(msg.size)
{
mr_soft_iic_bus_send(iic->bus,*msg.buffer);
++ msg.buffer;
-- msg.size;
}
mr_soft_iic_bus_stop(iic->bus);
}
else
{
mr_soft_iic_bus_start(iic->bus);
mr_soft_iic_bus_send(iic->bus, iic->addr << 1 | 0x01);
while(msg.size)
{
*msg.buffer = mr_soft_iic_bus_receive(iic->bus, (msg.size == 0));
++ msg.buffer;
-- msg.size;
}
mr_soft_iic_bus_stop(iic->bus);
}
mr_soft_iic_bus_release(iic);
return MR_EOK;
}
使用示例
struct mr_soft_iic_bus iic_bus;
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);
}
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;
struct mr_soft_iic iic_device;
iic_device.addr = 0x31; // iic 设备地址
int main(void)
{
mr_uint8_t buffer[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
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);
mr_soft_iic_attach(&iic_device,&iic_bus);
struct mr_soft_iic_msg iic_msg;
iic_msg.addr = 0x55; // 写入/读取 地址
iic_msg.buffer = buffer; // 数据地址
iic_msg.size = 10; // 数据数量
iic_msg.read_write = IIC_WR; // 只写模式
mr_soft_iic_transfer(&iic_device,iic_msg);
}
剩余底层代码位于开源代码中，请下载开源代码。
开源代码仓库链接 gitee.com/chen-fanyi/…
路径：master/mr-library/ device / mr_soft_iic
请仔细阅读README.md ！！！！！
以上就是C语言软件iic虚拟总线中间层设计详解的详细内容，更多关于C语言软件iic虚拟总线中间层的资料请关注编程网其它相关文章！
