STM32的I2C特性及架構

2022-04-30 21:09:09 字數 1608 閱讀 5009

軟體模擬協議:使用cpu直接控制通訊引腳(gpio)的電平,產生出符合通訊協議標準的邏輯。

硬體實現協議:由stm32的i2c片上外設專門負責實現i2c通訊協議,只要配置好該外設,它就會自動根據協議要求產生通訊訊號,收發資料並快取起來,cpu只要檢測該外設的狀態和訪問資料暫存器,就能完成資料收發。這種由硬體外設處理i2c協議的方式減輕了cpu的工作,且使軟體設計更加簡單。

stm32的i2c外設可用作通訊的主機及從機,支援100kbit/s和400kbit/s的速率,支援7位、10位裝置位址,支援dma資料傳輸,並具有資料校驗功能。

stm32框架結構

1.通訊引腳

stm32晶元有多個i2c外設,它們的i2c通訊訊號引出到不同的gpio引腳上,使用時必須配置到這些指定的引腳,以《stm32f10x規格書》為準。

2.時鐘控制邏輯

scl線的時鐘訊號,由i 2c介面根據時鐘控制暫存器(ccr)控制,控制的引數主要為時鐘頻率。

• 可選擇i2c通訊的「標準/快速」模式,這兩個模式分別i2c對應 100/400kbit/s的通訊速率。

• 在快速模式下可選擇scl時鐘的占空比,可選tlow/thigh=2或 tlow/thigh=16/9模式。

• ccr暫存器中12位的配置因子ccr,它與i2c外設的輸入時鐘源共同作用,產生scl時鐘。stm32的i2c外設輸入時鐘源為pclk1。

計算時鐘頻率:

標準模式: thigh=ccr*tpckl1 tlow = ccr*tpclk1

快速模式中tlow/thigh=2時: thigh = ccr*tpckl1 tlow = 2*ccr*tpckl1

快速模式中tlow/thigh=16/9時: thigh = 9*ccr*tpckl1 tlow = 16*ccr*tpckl1

例如,我們的pclk1=36mhz,想要配置400kbit/s的速率,計算方式如下:

pclk時鐘週期: tpclk1 = 1/36000000

目標scl時鐘週期: tscl = 1/400000

計算ccr的值: ccr = thigh/tpclk1 = 30

計算出來的ccr值寫入到暫存器即可。

3.資料控制邏輯

• 當向外傳送資料的時候,資料移位暫存器以「資料暫存器」為資料來源,把資料一位一位地通過sda訊號線傳送出去;

• 當從外部接收資料的時候,資料移位暫存器把sda訊號線取樣到的資料一位一位地儲存到「資料暫存器」中。

4.整體控制邏輯

整體控制邏輯負責協調整個i2c外設,控制邏輯的工作模式根據我們配置的「控制暫存器(cr1/cr2)」的引數而改變。

在外設工作時,控制邏輯會根據外設的工作狀態修改「狀態暫存器(sr1 和sr2)」,只要讀取這些暫存器相關的暫存器位,就可以了解i2c的工作狀態。

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