Несколько функций для програмной реализации протокола I2C на AVR

Добрый день, дорогие друзья! Решил поделиться с вами несколькими функция для работы по протоколу I2C на микроконтроллерах AVR. Функции реализуют программную работу с протоколом в режиме Master.

Писал я прошивку для управления звуковым процессором. Писал в CodeVision и никаких проблем не было. Но пришлось пересесть на IAR, в котором не нашлось библиотек для программной реализации I2C.
Попытки запустить библиотеки, найденные на просторах Интернета, успеха не принесли и решил я написать необходимый минимум сам.

↑ Протокол I2C

I2C — последовательная шина данных для связи интегральных схем, использующая две двунаправленные линии связи (SDA и SCL). Используется для соединения низкоскоростных периферийных компонентов с материнской платой, встраиваемыми системами и мобильными телефонами.
Для начала нам понадобиться много #define'ов

///i2c port 
#define i2c_time 10 // пауза в микросекундах (4 паузы на такт передачи)
#define i2c_port PORTB 	
#define i2c_ddr DDRB	
#define i2c_pin PINB
#define sda 2	       // номера выводов соответствующего порта
#define scl 3	
// управление битами при записи
#define clrsda i2c_port &= ~(1 < < sda)  
#define setsda i2c_port |= (1 < < sda)
#define clrscl i2c_port &= ~(1 < < scl)
#define setscl i2c_port |= (1 < < scl) 
// управление битами при чтении
#define rxscl i2c_ddr &= ~(1 < < scl) 
#define txscl i2c_ddr |= (1 < < scl) 
#define txsda i2c_ddr |= (1 < < sda)
#define rxsda i2c_ddr &= ~(1 < < sda) 

#define i2c_readstatus (1 < < sda)

Для работы потребуется функция осуществляющую задержку. Если вы используете IAR то её объявление выглядит так:

#ifndef DELAY_H
#define DELAY_H
#endif
#define CPU_CLK 8000000 //частота на которой работает контроллер
#define delay_us(u) __delay_cycles((CPU_CLK/1000000)*u)
#define delay_ms(m) __delay_cycles((CPU_CLK/1000)*m)

↑ Функции

Передачу инициирует ведущее устройство, формируя состояние СТАРТ на шине. С этой функции я и начал.

void i2c_start(void)
{
asm("cli");
  txsda;       
  clrsda;
  delay_us(i2c_time);
  txscl;
  clrscl;
  delay_us(i2c_time);
asm("sei");
};

Функция ничего не возвращает, и на время своего выполнения запрещает все прерывания.
Окончание передачи также инициирует ведущее устройство формируя состояние СТОП на шине.

void i2c_stop(void)          
{
asm("cli");  
  txsda;
  clrsda;
  delay_us(i2c_time);
  rxscl;
  delay_us(i2c_time);
  rxsda;
asm("sei");
};

Передача одного байта данных:

char i2c_tx(char data)
{
asm("cli");
char x;
char b=1;
  for(x=8; x; x--)  // цикл на 8 передаваемых бит
  {
    if((data&0x80)==0)  // проверяем старший бит в передаваемом байте
    {
      txsda; // выдаем бит данных на SDA
      clrsda;
    }
    else
    {
      rxsda; // или оставляем линию в покое
    };
    txscl; // выдаем такт в линию SCL
    clrscl;
    delay_us(i2c_time);
    data < < = 1; // сдвигаем передаваемые биты влево
    rxscl;
    delay_us(i2c_time< < 1);
    txscl;
    clrscl;
    delay_us(i2c_time);
  };
  rxscl;
  delay_us(i2c_time);
  rxsda;
  if ((i2c_pin & i2c_readstatus)==i2c_readstatus)                      
  { 
    b=0;
  };    // считываем возможный ACK бит 
  delay_us(i2c_time); 
  txscl;
  clrscl;
  delay_us(i2c_time< < 1);
asm("sei");
  return b;
};

Функция возвращает 1, если slave подтвердил передачу и 0 если не подтвердил.

Чтение байта:
Передаем в качестве параметра ack единицу, если хотим, чтобы наш master дал подтверждение и любое другое число, чтобы ответить NACK.

char i2c_rx(char ack)
{
asm("cli");
char x; // счетчик
char data=0; // принимаемый байт 
  rxsda; // настраиваем sda на чтение
  for(x=0; x< 8; x++) // цикл приема бит
  {
    txscl;// выдаем такт на SCL
    clrscl;
    delay_us(i2c_time);
    rxscl;
    delay_us(i2c_time);
    if ((i2c_pin & i2c_readstatus)==i2c_readstatus) // считываем из порта              
    { 
      setb((7-x),data); // если считали единицу - устанавливаем соответствующий бит
    };
    delay_us(i2c_time);
    txscl;
    clrscl;
    delay_us(i2c_time);
  };
if(ack==1)  //выдаем или не выдаем ACK на шину
    {
      txsda;
      clrsda;
    }
    else
    {
      rxsda;
    };
    txscl;
    clrscl;
    delay_us(i2c_time);
    rxscl;
    delay_us(i2c_time< < 1);
    txscl;
    clrscl;
    delay_us(i2c_time);
asm("sei");
  return data;
};

↑ Пример

Типичная передача данных по протоколу I2C выглядит следующим образом:

1. СТАРТ
   
2. Адрес+бит чтение/запись
   
3. Чтение/Запись
   
4. xxx
   
5. Стоп
   

В качестве примера приведу функцию записи в аудио процессор tda7439.

void loadtoTDA(void)
{
char p;
i2c_start();
i2c_tx(0x88);// адрес тда
i2c_tx(0x10); // режим записи в тда - инкрементный
for (p=0;p< 8;p++)
    {
    i2c_tx(param[p]); // передаем массив с параметрами для тда
    };  
i2c_stop();    
};

Это минимум функций необходимый для работы мастера на шине. Все функции проверены и протестированы, как в симуляторе так и в "железе".
Надеюсь, они будут полезны не только мне, но и вам.
Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации