嵌入式系统讲义第4章s3c2410x系统结构

嵌入式系统讲义第4章s3c2410x系统结构内容摘要：

SPI0 Tx data define rSPRDAT0 (*(volatile unsigned *)0x59000014) //SPI0 Rx data define rSPTDAT1 (*(volatile unsigned *)0x59000030) //SPI1 Tx data define rSPRDAT1 (*(volatile unsigned *)0x59000034) //SPI1 Rx data I2C(IIC)串行总线接口 主要内容 概述 结构与工作原理 寄存器 应用方法 IIC应用举例 重点： 工作原理时序；控制寄存器；应用 一、概 述 IIC总线的产生和应用： IIC总线是 PHILIPS公司开发的一种串行总线。 IIC总线应用越来越广泛，现在在很多器件上都配置有 IIC总线接口，如 EEPROM、时钟芯片等。 IIC总线信号： 为两线，一个能够双向传输的数据线 SDA、另一个能够双向传输的时钟线 SCL。 是信号线最少的串行总线。 S3C2410的 IIC总线的特点： （ 1）有一个 IIC总线接口。 （ 2） IIC总线的速度：可以标准速度传输（ 100kb/s），也可以高速传输（高达 400kb/s）。 （ 3）可以查询方式和中断方式工作。 （ 4）可以主设备身份传输，也可以从设备身份传输，因此共有 4种操作模式： 主机发送模式、主机接收模式 从机发送模式、从机接收模式 二、 S3C2410的 IIC结构与工作原理 S3C2410的 IIC结构 S3C2410的 IIC主要有 5部分构成：数据收发寄存器、数据移位寄存器、地址寄存器、时钟发生器、控制逻辑等部分。 如下图所示。 状态寄存器 IIC控制逻辑 控制寄存器 地址寄存器 分 频 器 数据收发寄存器 移位寄存器 比 较 器 SDA SCL Pclk 片内数据总线 IIC总线系统组成 IIC总线是多主系统：系统可以有多个 IIC节点设备组成，并且可以是多主系统，任何一个设备都可以为主 IIC；但是任一时刻只能有一个主 IIC设备， IIC具有总线仲裁功能，保证系统正确运行。 主 IIC设备发出时钟信号、地址信号和控制信号，选择通信的从 IIC设备和控制收发。 系统要求：（ 1）各个节点设备必须具有 IIC接口功能；（ 2）各个节点设备必须共地；（ 3）两个信号线必须接上拉电阻。 如下图所示。 IIC 1 IIC 2 IIC n …… SCL SDA 主 IIC +Vcc 上拉电阻 IIC总线的工作原理 （ 1） IIC总线对数据线上信号的定义： 1）总线空闲状态： 时钟信号线和数据信号线均为高电平。 2）起始信号： 即启动一次传输，时钟信号线是高电平时，数据信号线由高变低。 3）停止信号： 即结束一次传输，时钟信号线是高电平时，数据信号线由低变高。 SDA SCL 起始信号 结束信号 数据位信号 数据位 4）数据位信号： 时钟信号线是低电平时，可以改变数据信号线电位；时钟信号线是高电平时，应保持数据信号线上电位不变，即时钟是高电平时数据有效。 5）应答信号： 占 1位，数据接收者接收 1字节数据后，应向数据发出者发送一应答信号。 低电平为应答，继续发送；高电平为非应答，结束发送。 6）控制位信号： 占 1位，主 IIC设备发出的读写控制信号，高为读、低为写（对主 IIC设备而言）。 控制位在寻址字节中。 SDA SCL 起始信号 结束信号 数据位信号 数据位 7）地址信号： 为从机地址，占 7位，如下表所示，称之为“寻址字节”，各字段含义如下： 器件地址（ DA3DA0）： 是 IIC总线接口器件固有的地址编码，由器件生产厂家给定。 如 IIC总线 EEPROM AT24C 的器件地址为 1010等。 引脚地址（ A A A0）： 由 IIC总线接口器件的地址引脚 A A A0的高低来确定，接电源者为 1，接地者为 0。 读写控制位（ R/ W）： 1表示主设备读， 0表示主设备写。 7位地址和读写控制位组成 1个字节。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DA3 DA2 DA1 DA0 A2 A1 A0 R/ W （ 2） IIC总线数据传输格式 1）一般格式： 2）主控制器写操作格式： 红色 起始信号 S、地址信号、控制信号 W、各个数据、结束信号 P， 均为主 IIC设备发送 、从 IIC设备接收；黑色的应答信号 A/A为从 IIC设备发送、主 IIC设备接收。 3）主控制器读操作格式： 红色的信号均为主 IIC设备发送 、从 IIC设备接收；黑色的信号均为从 IIC设备发送、主 IIC设备接收。 S 从 IIC地址 (7位 ) R/W A 传输数据 …… A P S 从 IIC地址 W A 数据 1 A 数据 2 A …… 数据 n A/A P S 从 IIC地址 R A 数据 1 A 数据 2 A …… 数据 n A P 4）主控制器读 /写操作格式： 由于在一次传输过程中要改变数据的传输方向，因此起始信号和寻址字节都要重复一次 ，而中间可以不要结束信号。 在一次传输中，可以有多次启动信号。 数据 1 A 数据 2 A 数据 3 A …… 数据 m A/A P S 从 IIC地址 R A 数据 1 A 数据 2 A … A rS 从地址 W A （ 3）读写操作 在发送器模式下 ，数据被发送之后， IIC 总线接口会等待直到 IICDS（ IIC 数据移位寄存 器）被程序写入新的数据。 在新的数据被写入之前， SCL 线都被拉低。 新的数据写入之后， SCL 线被释放。 S3C2410X 可以利用中断来判断当前数据字节是否已经完全送出。 在 CPU 接收到中断请求后，在中断处理中再次将下一个新的数据写入 IICDS，如此循环。 在接收模式下 ，数据被接收到后， IIC 总线接口将等待直到 IICDS 寄存器被程序读出。 在数据被 读出之前 ， SCL 线保持低电平。 新的数据从 读出之后 ， SCL 线才释放。 S3C2410X 也利用中断来判别是否接收到了新的数据。 CPU 收到中断请求之后，处理程序将从 IICDS 读取数据。 （ 4）总线仲裁 总线仲裁发生在两个主 IIC设备中。 如果一个主设备欲使用总线，而测得 SDA为低电平，则该主设备仲裁不能够使用总线启动传输。 这个仲裁过程会延长，直到信号线 SDA变为高电平。 每次操作都要进行仲裁。 三、 IIC专用寄存器 S3C2410有 4个专用寄存器 Register Address R/W Description Reset Value IICCON 0x54000000 R/W IIC总线控制寄存器 0x0X IICSTAT 0x54000004 R/W IIC总线控制 /状态寄存器 0x0 IICADD 0x54000008 R/W IIC总线地址寄存器 0xXX IICDS 0x5400000C R/W IIC数据发送 /接收寄存器 0xXX IIC控制寄存器（ IICCON） 字段名 位 意 义 初值 Acknowledge generation 7 应答使能。 0：禁止应答； 1：自动应答 应答电平： Tx时为高； Rx时为低 00 Tx clock source selection 6 发送时钟分频选择。 0： IICCLK = f PCLK /16； 1： IICCLK = f PCLK /512 0 Tx/Rx Interrupt 5 收发中断控制位。 0：禁止； 1：允许 0 Interrupt Pending flag 4 中断标志位。 读： 0无， 1示有中断请求 写：写 0清除中断标志，写 1不操作 0 Transmit clock value 3:0 发送时钟预分频值。 Tx clock = IICCLK/(IICCON[3:0]+1) 0 IIC控制寄存器（续） 说明： （ 1）应答使能问题：一般情况下为使能；在对 EEPROM读最后 1个数据前可以禁止应答，便于产生结束信号。 （ 2）中断事件： 1）完成收发； 2）地址匹配； 3）总线仲裁失败。 （ 3） 中断控制位问题：设为 0时，中断标志位不能正确操作，故总设为 1。 （ 4）时钟预分频问题：当分频位选择为 0时，预分频值必须大于 1。 IIC控制状态寄存器（ IICSTAT） 字段名 位 意 义 初值 Mode selection 7:6 工作模式选择。 00：从收； 01：从发 10：主收； 11：主发 00 Busy / START STOP condition 5 忙状态 /启、停控制。 读： 1示忙； 0示闲 写： 0产生结束信号， 1产生启动信号 0 Serial output 4 数据发送控制。 0：禁止； 1：允许发送 0 Arbitration Status flag 3 仲裁状态标志。 0：仲裁成功； 1：仲裁失败（因为在连续 I/O中） 0 Addressasslave status flag 2 从地址匹配状态。 0：与 IICADD不匹配 1：匹配。 在收到 SART/STOP时清 0 0 Address zero status flag 1 地址状态标志。 0：收到的为非 0地址 1：收到 0地址。 在收到 SART/STOP时清 0 0 Lastreceived bit status flag 0 最后收到位状态。 0：最后位为 0，收到 ACK； 1：最后位为 1，未收到 ACK。 0 IIC控制状态寄存器（续） 字段名 位 意 义 初值 Mode selection 7:6 工作模式选择。 00：从收； 01：从发 10：主收； 11：主发 00 Busy / START STOP condition 5 忙状态 /启、停控制。 读： 1示忙； 0示闲 写： 0产生结束信号， 1产生启动信号 0 Serial output 4 数据发送控制。 0：禁止； 1：允许发送 0 IICSTAT控制字： 启动主设备发送： 0xF0；结束主设备发送： 0xD0 启动主设备接收： 0xB0；结束主设备接收： 0x90 第 18讲到此 IIC地址寄存器（ IICADD） Register Address R/W Description Reset Value IICADD 0x54000008 R/W 地址寄存器 0xXX 字段名 位 意 义 初值 Slave address 7:1 7位从地址。 0xXX Not mapped 0 不用 说明： （ 1）对从设备，该地址有意义，对主设备其值无意义。 （ 2）只有在不发送数据时（数据传输控制位 IICSTAT[4] =0）才能对其写；任何时间都可以读。 IIC数据发送 /接收寄存器（ IICDS） Register Address R/W Description Reset Value IICADD 0x5400000C R/W 数据发送 /接收移位寄存器 0xXX 字段名 位 意 义 初值 Data shift 7:0 8位移位接收或移位发送的数据 0xXX 说明： （ 1）在本设备接收时，对其作读操作得到对方发来的数据。 任何时间都可以读。 （ 2）在本设备发送时，对其写操作，将数据发向对方。 （ 3）欲发送数据，必须使数据传输控制位 IICSTAT[4] =1才能对其写。 四、 IIC操作方法 开 始 设置 IICCON 从地址写入 IICDS 写 0xF0到 IICSTAT 主机发送数据 ACK、产生中断 要停止。 等待停止位起作用 清除中断标志 清除中断标志 发送数据写入 IICDS 写 0xD0到 IICSTAT 结 束。