ST9+系列单片机I2C总线驱动程序实现

串行扩展总线技术是新一代单片机技术发展的一个显著特点，其中Philips公司推出的I2C总线最为著名。ST9+系列是意法半导体公司的单片机产品，能够很好地支持I2C总线协议。本文以ST9+单片机为例阐述I2C总线协议，并给出在ST9+单片机上实现I2C总线驱动程序的流程和方法。 **I²C总线协议详解** I²C (Inter-Integrated Circuit) 总线是由Philips（现NXP Semiconductors）公司在1982年推出的一种串行通信协议，设计初衷是为了简化微控制器与外部设备之间的通信。它允许在系统内部连接多个设备，例如传感器、显示模块、实时时钟等，只需两根信号线（SCL和SDA）即可完成数据传输。I²C协议规范了接口的电气特性、信号时序、总线状态管理和错误处理等，使得设计者可以轻松地实现设备间的通信。 **ST9+系列单片机与I²C总线** ST9+系列单片机是意法半导体（STMicroelectronics，简称ST）的产品，它支持多种通信协议，包括I²C。以ST92163为例，这款8位/16位兼容的单片机具有丰富的特性，如20 KB ROM、2 KB RAM、256个寄存器、24 MHz主频，以及对I²C、SPI和USB等通信协议的支持。ST9+单片机的256个寄存器分为通用寄存器、系统寄存器和页寄存器，便于实现软硬件的模块化和标准化。 **ST9+系列单片机对I²C总线的支持特性** ST9+支持两种速度模式：标准模式（100 kHz）和快速模式（400 kHz）。此外，它支持7位和10位地址长度，可以适应不同类型的I²C设备。为了优化性能，ST9+采用了DMA（Direct Memory Access）方式，减少CPU处理时间的占用。在I²C通信中，ST9+具备以下功能： 1. 内部并行总线与I²C串行总线的转换。 2. 支持多主器件环境下的总线操作。 3. 错误检测和中断机制，包括发送错误和接收错误。 4. 主设备功能，如总线时钟生成、开始和结束标志检测、总线仲裁丢失标志等。 5. 从设备功能，如停止位检测、数据发送接收标志、错误检测等。 **实现I²C总线驱动程序** 在ST9+系列单片机上实现I²C协议的关键在于配置相应的寄存器。总共16个寄存器，包括初始化寄存器、数据发送和接收寄存器以及I²C相关的中断和DMA寄存器。其中，数据寄存器I2CDR、控制寄存器I2CCR、状态寄存器I2CSR1和I2CSR2是最基础的寄存器，用于实现基本的发送和接收功能。这些寄存器中的位如PE、ENGC、START、ACK、STOP、ITE等，分别用于控制外设使能、从设备模式、开始标志、响应、结束标志和中断使能等。 **I²C驱动程序实现流程** 1. 初始化I²C总线：配置I2COAR1和I2COAR2寄存器以设定自身地址，设置I2CCCR和I2CECCR寄存器确定工作模式和时钟频率。 2. 发送开始条件：设置START位启动I²C通信。 3. 发送从设备地址：通过I2CDR寄存器发送7位或10位从设备地址，根据响应设置ACK位。 4. 数据传输：发送或接收数据，根据TRA位判断是发送还是接收模式。 5. 错误检测：监控状态寄存器，如BERR、ARLO、STOPF等，处理可能出现的错误。 6. 发送结束条件：在数据传输完毕后，设置STOP位结束通信。 7. 中断和DMA处理：配置中断和DMA寄存器，实现非阻塞式通信。 通过理解并应用这些步骤和寄存器配置，开发者可以为ST9+系列单片机编写完整的I²C总线驱动程序，从而充分利用其在I²C通信中的强大功能。在实际应用中，如视频和音频系统，这样的驱动程序能够帮助构建高效、可靠的嵌入式系统。