nRF52832之硬件I2C

Posted 2020-07-01 xiaoshideyuxiang

这几天一直在折腾nRF52832的硬件I2C,到了今天终于出现了成果，在此也印证了那句话：“耕耘就有收获”

52832的硬件I2C虽然官方提供了demo，但是自己对I2C通信理解的不够深入，再一个52832的代码也封装的太深了，但是对接口函数没有一个明确的解释（也可以说是我英文太渣，别人写了但是我没看懂。。。），这样对于首次接触nRF产品的人就造成了一定的难度

根据我的开发过程，还是先说明一下I2C的一些相关知识，因为我是先调硬件I2C搞了半天不对头，然后再开发模拟I2C，模拟的成功了再来调试的硬件TWI（也就是52832的硬件I2C，全称估计是two wire interface）

I2C通信需要两条线：SDA,SCL。I2C通信设备有两种角色：master和slave，一般用户开发程序都是开发master端，然后去读写作为slave的外设，比如：eeprom,flash,sensor,display device。

在通信过程中，有两组特殊控制信号：
start :scl为高电平时，sda由高电平变为低电平。
stop: scl为高电平时，sda由低电平变为高电平。

（注意在通信过程中，SCL始终由master控制，这句话在做模拟I2C的时候就显得意义非凡了）

master做写数据操作时，先是SCL和SDA都处于空闲状态（两者都是高电平）,然后SDA由高变低（start信号）；变低后SCL拉低，这个时候SDA就可以变成想要的电平，高电平代表bit为1,低电平代表bit为0；电平稳定后拉高时钟（拉高的目的是为了让slave读取数据，SCL为高时，SDA要保持不变，slave读取SDA的电平）；数据传输完了后要结束：先拉高SCL，然后拉高SDA，然后拉低SDA，一个完整的stop信号完成了。

读数据操作时，start和stop这些时序一样，但是主机要去解析slave传来的数据（电平信号）, 拉低SCL,然后释放SDA（即拉高SDA）,一段延时之后拉高SCL再去读取SDA电平信号（既然是读取电平，这里必要设置为输入引脚啦），如果是高电平则记下是一个H_bit,否则是L_bit，读取到8位数据后如果还要继续读取则回复ACK，否则回复NCK。
ACK信号是SCL拉低后给SDA一个低电平，然后拉高SCL；
ANK信号是SCL拉低和给SDA一个高电平，然后拉高SCL；

下面以讲解下master 和 slave传输时总体操作：
master向slave写数据，一般slave端写数据都要一个确定的寄存器地址，即你要往这个外设的哪个位置传数据
以eeprom为例，先发送器件地址0xAE（8位数据，高7位是地址，LSB是数据传输方向：0；0代表写，1代表读，可以当做out，in来理解这样容易记住）；
然后发送寄存器地址，然后发送数据；
时序上面可以是
start–slave_address_write–register_address–N*Send_data–stop
Send_data每发一个字节，slave会回应一个“CK信号”，如果是ACK则发送数据成功了，否则失败
因为是连续的写数据，因此中间可以没有stop,start

读数据操作，要先写进一个寄存器地址，再传递一个读命令
start–slave_address_write–register_address–start–slave_address_Read–N*Receive_data–stop

发送slave_address_Read前要先re_start，跟start信号一样
Receive_data 是接收数据，这时要去识别SDA电平并且解析数据，作出ACK回应，最后一个字节接收完毕回复NCK信号；然后stop。

下面说明nRF52832的硬件I2C代码问题

nRF留出的API接口是

ret_code_t app_twi_perform(app_twi_t *  \              p_app_twi,app_twi_transfer_t const * p_transfers,uint8_t         number_of_transfers,void (* user_function)(void))

这个函数调用了app_twi_schedule函数，以此来导入到队列

ret_code_t app_twi_schedule(app_twi_t *                   p_app_twi,
                            app_twi_transaction_t const * p_transaction)

想要调用app_twi_perform函数那么得准备好参数
1、p_app_twi，这是在TWI传输队列里申请一个位置
英文原话是creating an instance of the TWI transaction manager.
2、p_transfers，这是包含了要传输的数组块的一个数组
3、number_of_transfers，这个是你传输数据块的个数
4、user_function，一个用户的回调函数的函数指针，数据块传输完了API内部会调用这个user_function

解释：上面说的数据块的意思就是一个完整的I2C操作需要用到的信息：包含了slave地址，数据传递方向（读或者写）,传输的数据data_buffer,数据长度length，有无结束标志（意思就是这团数据传输完了后是否结束通信了）

在官方SDK里面目录
examples\peripheral\twi_master_using_app_twi里打开工程

首先初始化TWI

数据传输

传输的内容

注意AT24C02_init_transfers是一个全局变量数组
也就是它的地址是在堆里面的，不会自动释放；这么做的原因是这个数组的地址可能会被多次调用，而放在某个函数里面会造成地址不同造成错误
demo里面有解释

  // [these structures have to be "static" - they cannot be placed on stack
    //  since the transaction is scheduled and these structures most likely
    //  will be referred after this function returns]
      static app_twi_transfer_t const transfers[] =
    {
         AT24C02_READ(&AT24C02_first_page_addr,AT_buffer,5)

    };

注意这里的AT_WRITE_NUMBER数组可以理解为一个数据缓冲区，可以通过改变这个数组的内容然后调用app_twi_perform来发数据出去（把const去掉）

读数据类似，demo用的自定义传输函数
仿写一个