Вспомнил немного хардкора в хардваре с TWI интерфейсом, которым занимался несколько лет назад. Кто бы что ни говорил, а Assembler отлично прочищает мозги и развивает понимание алгоритмов. Самое главное, что я усвоил при работе с AVR микроконтроллерами на Аssembler, так это то, что все операции, все директивы, все функции должны писаться в чёткой последовательности. Ведь если записать данные в регистр не в той последовательности, то Ваша прошивка контроллера вообще не заработает. А при написании программного кода на высокоуровневых языках порой можно увидеть полное безразличие в последовательности вызова функций и методов, хотя зачастую в инструкциях к библиотекам можно прочесть, в какой последовательности нужно инициализировать тот или иной функционал, чтобы всё работало. Но кто бы их читал внимательно? Хорошо, если Вы дорогой читатель прочитали этот абзац, а не скопипастили сходу себе программный код библиотеки, который представлен ниже.
TWI интерфейс
Данный тип внутрисхемного интерфейса является аналогом интерфейса I2C , который был разработан компанией Philips в 1980-х годах. Этот интерфейс применяется как аппаратный модуль микроконтроллеров Atmega и значительно облегчает работу с шиной I2C , по которой работают другие устройства. Название отличное от I2C является результатом воздействия патентного законодательства.
Как и шина I2C , интерфейс TWI также работает по двум двунаправленным линиям связи: SDA (англ. Serial DAta) и SCL (анлг. Serial CLock). Обе линии связи подтягиваются в схеме резисторами к питанию, которое обычно составляет +5 и +3.3 Вольта. Адресное пространство в классическом варианте составляет 128 адресов, в расширенном стандарте 1024 адреса.
Существует четыре вида значимых состояний на шине, из которых состоит работа интерфейса:
- СТАРТ - изменение состояния линии SDA от 1 к 0, при неизменном состоянии SCL в 1
- СТОП - изменение состояния линии SDA от 0 к 1 , при неизменном состоянии SCL в 1
- Передача бита равного 1 - SDA в состоянии 1, SCL изменяет состояние 0-1-0
- Передача бита равного 0 - SDA в состоянии 1, SCL изменяет состояние 0-1-0
Изменение состояния SDA при SCL равном 1 не играет никакой роли и игнорируется.
Шина TWI работает по принципу Ведущий-Ведомый. Ведущий подаёт стартовую посылку, после чего начинает передачу байта информации. Как только Ведомый принял информацию, он отправляет бит подтверждения. Окончание передачи данных определяется стоповой посылкой.
Библиотека для работы с TWI интерфейсом
В данной статье представлена библиотека для работы с TWI интерфейсом, которая предназначена для микроконтроллеров Atmega48 , Atmega88 , Atmega168 , Atmega328 . Также библиотека может применяться для работы и другими микроконтроллерами Atmega, которые имеют TWI интерфейс.
Внимание. Названия регистров в различных моделях могут отличаться.
/*
* i2c_lib.asm
*
* Библиотека процедур для шины i2c (Atmega48)
* Библиотека предназначена для использования в качестве подключаемого модуля
* к другим проектам.
*
* Библиотека работает с интерфейсом TWI в avr микроконтроллерах
*
* Библиотека работает с регистром r16
*
* Created: 15.07.2013 23:51:32
* Author: Евгений Легоцкой
*/
;======= Стартовая посылка по шине i2c =================================================
i2c_start:
push r16
ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWSTA)|(1<<TWEN) ; Выполняем посылку стартовой комбинации
sts TWCR,r16 ; Посылаем полученный байт в TWCR
rcall i2c_wait ; Ожидание формирования start в блоке TWI
pop r16 ; Возвращаем данные в r16 из стека
ret
;======= Стоповая посылка по шине i2c ==================================================
i2c_stop:
push r16
ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWSTO)|(1<<TWEN) ; Отправляем стоповую посылку
sts TWCR,r16 ; Посылаем полученный байт в TWCR
pop r16 ; Возвращаем данные в r16 из стека
ret
;======= Посылка байта информации по шине i2c ==========================================
i2c_send:
push r16
sts TWDR,r16 ; Записываем передаваемый байт в регистр TWDR
ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWEN) ; Формируем байт, отвечающий
; за пересылку информационного байта
sts TWCR,r16 ; Посылаем полученный байт в TWCR
rcall i2c_wait ; Ожидание окончания пересылки байта
pop r16 ; Возвращаем данные в r16 из стека
ret
;======= Приём информационного байта по шине i2c =======================================
i2c_receive:
; Принятый байт помещается в регистр r16, поэтому рекомендуется
; продумать программу так, чтобы в этот момент в нём не было
; важной информации, байт не сохраняется в стеке в коде данной
; процедуры
ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWEA) ; Формируем байт, отвечающий за прием
sts TWCR,r16 ; Посылаем полученный байт в TWCR
rcall i2c_wait ; Ожидание окончания приёма байта
lds r16,TWDR ; Считываем полученную информацию из TWDR
ret
;======= Приём последнего байта (NACK) =================================================
i2c_receive_last:
; Принятый байт помещается в регистр r16, поэтому рекомендуется
; продумать программу так, чтобы в этот момент в нём не было
; важной информации, байт не сохраняется в стеке в коде данной
; процедуры
ldi r16,(1<<TWINT)|(1<<TWEN) ; Формируем байт, отвечающий за прием информационного байта
sts TWCR,r16 ; Посылаем полученный байт в TWCR
rcall i2c_wait ; Ожидание окончания приёма байта
lds r16,TWDR ; Считываем полученную информацию из TWDR
ret
;======= Ожидание готовности TWI =======================================================
i2c_wait:
lds r16,TWCR ; Загружаем значение из TWCR в r16
sbrs r16,TWINT ; Функция ожидания выполняется до тех пор, пока поднят флаг
; прерывания в 1
rjmp i2c_wait
ret
;=======================================================================================
Внимание. Также для работы библиотеки требуется инициализировать Стек микроконтроллера. Например следующим образом:
;======= Макросы =========================================================================
; Макрос вывода в порт или регистр
.macro outi
ldi r16, @1
out @0,R16
.endm
;=========================================================================================
RESET:
outi SPL,Low(RAMEND) ; Инициализация стека
outi SPH,High(RAMEND)
