LPC2124开发板I2C总线接口的应用

LPC2124有一个标准的I2C总线接口，可配置为主机或从机，总线时钟速率可调整，最高可支持400KHZ总线速率。使用I2C总线时，要将相应得引脚设置连接SCL和SDA，并且总线上要上拉电阻，阻值为1～10KΩ，依据所需要的总线速率而定。总线速率越高，电阻阻值应该越小。I2C总线可接标准I2C接口器件，如串行EEPROM、RAM、LCD、时钟芯片以及音调发生器。

根据方向位（R/W）状态的不同，I2C总线上存在以下两种类型的数据传输：

⑴从主发送器向从接收器发送数据。

主机发送得第一个字节是从机地址，接下来是数据字节流。从机每接收到一个字节返回一个应答位。

⑵从发送器向主接收器发送数据。

第一个字节（从地址）从主机发送。从机返回一个应答位。接下来从机向主机发送数据字节。主机每接收一个字节返回一个应答位。接收完最后一个字节，主机返回一个“非应答位”。主器件产生所有串行时钟脉冲和起始以及停止条件。出现停止条件或重复的起始条件时传输结束。由于重复的起始条件同时是下一个串行发送的开始，因此I2C总线不会被释放。

LPC2124的I2C是字节方式的I2C接口，只要把一字节数据写入I2C数据寄存器I2DAT后，即可由I2C接口自动完成所有的数据位发送。它有4种操作模式：主发送器模式、主接收器模式、从发送器模式和从接收器模式。

⑴主发送器模式

该模式中，数据从主机发送到从机。在进入主发送器模式之前，I2CONSET（I2C控制置位寄存器）必须按如下设置进行初始化：

I2CONSET --- I2EN STA STO SI AA --- ---

-- 1 0 0 0 0 -- --

说明如下：

I2EN=1，使能I2C接口；

AA=0，不产生应答信号，即不允许进入从机模式；

SI=0，I2C中断标志为0；

STO=0，停止标志为0；

STA=0，起始标志为0。

在该模式下，数据方向位（R/W）应为0表示执行写操作。因此第一个发送的字节为从地址（7位）和写方向位。数据的发送每次为8位，每发送完一字节，都接收到一个由从机返回的应答位。该模式的数据发送操作步骤如下：

① 通过软件置位STA，进入I2C主发送器模式，I2C逻辑在总线空闲后立即发送一个起始条件。

② 当发送完起始条件后，SI位置位。此时I2STAT（状态寄存器）中的状态代码为08H，该状态代码用于中断服务程序的处理。

③ 把从地址和写方向位装入I2DAT（数据寄存器），然后清零SI位（向I2CONCLR寄存器中得SIC位写入1可清零SI），开始发送从地址和写方向位。

④ 当从地址和写方向位已发送且接收到应答位后，SI位再次置位（可能的状态代码为18H，20H或38H）。

⑤ 当状态码为18H时，表明从机已应答，则可以将数据装入I2DAT，然后清零SI位，开始发送数据。

⑥ 当正确发送数据，SI位再次置位（可能的状态码为28H，30H）。此时可以再次发送数据或者置位STO结束总线。

⑵主接收器模式

在该模式下，主机所接收的数据字节来自从发送器，数据方向位应该为1表示执行读操作。该模式的数据接收操作步骤如下：

① 通过软件置位STA，进入I2C主发送器模式，I2C逻辑在总线空闲后立即发送一个起始条件。

② 当发送完起始条件后，SI位置位。此时I2STAT（状态寄存器）中的状态代码为08H，该状态代码用于中断服务程序的处理。

③ 把从地址和读方向位装入I2DAT（数据寄存器），然后清零SI位，开始发送从地址和读方向位。

④ 当从地址和读方向位已发送且接收到应答位后，SI位再次置位（可能的状态代码为38H，40H或48H）。

⑤ 当状态码为40H时，表明从机已应答。设置AA位，用来控制接收到数据后是产生应答信号还是产生非应答信号，然后清零SI位，开始接收数据。

⑥ 当正确接收到一个字节数据后，SI位再次置位（可能的状态码为50H或58H）。此时可以再次接收数据或者置位STO结束总线。

⑶从接收器模式

当配置为I2C从机时，I2C主机可以对它进行读、写操作。要初始化为从机用户必须将从地址写入I2ADR（从地址寄存器），并按如下配置I2CONSET：

I2CONSET --- I2EN STA STO SI AA --- ---

-- 1 0 0 0 1 -- --

在该模式下，从主发送器接收数据字节。当主机访问从机时，接收主机发送过来的数据，并产生应答信号。数据方向位应该为0表示写操作。该模式的数据接收操作步骤如下：

① 将从地址写入I2ADR并配置I2CONSET完成初始化。等待它被自身的从地址或通用地址寻址。

② 在接收到地址和方向位后，SI位置位并可从I2STAT中读出有效的状态代码。

③ 根据状态代码执行相应的操作。

⑷从发送器模式

当主机访问从机时，向主机发送数据，并等待主机的应答信号。数据方向位应该为1表示读操作。使用该模式时，用户程序只需根据各种状态码作出相应的操作。

I2C时钟由SCL占空比寄存器控制（I2SCLH、I2SCLL），分别设置SCL的高电平和低电平时间，获得合适的总线时钟频率。寄存器I2CONSET则用来控制I2C总线的模式及总线操作，其位SI为I2C中断标志位，所有总线操作都要依赖于这一标志；同时它又钳住总线，使总线的数据发送/接收得以同步控制。寄存器I2CONCLR则为对应的清零寄存器；I2STAT为I2C状态寄存器，用于指示总线处于哪种状态，以方便控制操作。I2DAT为I2C总线数据寄存器，包含要发送的数据或刚收到的数据。当系统作为从机时，I2ADR从机地址寄存器有效。当总线对此地址进行访问时，将会产生I2C中断。

I2C主机基本操作方法：

①设置I2C引脚连接；

②设置I2C时钟速率（I2SCLH、I2SCLL）；

③设置为主机，并发送起始信号（I2CONSET的I2EN、STA位为1，AA位为0）；

④发送从机地址（I2DAT），控制I2CONSET发送；

⑤判断总线状态（I2STAT），进行数据传输控制；

⑥发送结束信号（I2CONSET）。

I2C从机基本操作方法：

①设置I2C引脚连接；

②设置自身的从机地址（I2ADR）；

③使能I2C（I2CONSET的I2EN、AA位为1）；

④判断SI位或者等待I2C中断，等待主机操作；

⑤判断总线状态I2STAT，进行数据传输控制。