K (Comments) |
(Tipp Master) |
||
(8 dazwischenliegende Versionen von 2 Benutzern werden nicht angezeigt) | |||
Zeile 4: | Zeile 4: | ||
− | + | = Übertragungsarten = | |
Bei TWI gibt es die folgenden Übertragungsarten | Bei TWI gibt es die folgenden Übertragungsarten | ||
Zeile 14: | Zeile 14: | ||
− | + | = Master = | |
− | [[Bild: | + | [[Bild:RN-Control_PCF8574.JPG|thumb|Beispielumgebung]] |
Ist der AVR Master, bestimmt er was und wie schnell es auf dem [[I2C|I<sup>2</sup>C]]-Bus zugeht. (Ausnahme: [[Clock_Stretching]] ) | Ist der AVR Master, bestimmt er was und wie schnell es auf dem [[I2C|I<sup>2</sup>C]]-Bus zugeht. (Ausnahme: [[Clock_Stretching]] ) | ||
Zur Bestimmung der Bus-Geschwindigkeit ist der ''[[TWI#Bit Rate Generator|Bit Rate Generator]]'' zuständig. Mit der Formel auf der ''[[TWI#Bit Rate Generator|Bit Rate Generator]]'' Seite müssen sie den Wert für das Register ''TWBR'' berechnen | Zur Bestimmung der Bus-Geschwindigkeit ist der ''[[TWI#Bit Rate Generator|Bit Rate Generator]]'' zuständig. Mit der Formel auf der ''[[TWI#Bit Rate Generator|Bit Rate Generator]]'' Seite müssen sie den Wert für das Register ''TWBR'' berechnen | ||
+ | {|{{Blaueschmaltabelle}} | ||
+ | | style="vertical-align:top;" |'''Tipp:''' | ||
+ | |In diesem Artikel werden die Register des [[AVR]] direkt angesprochen, dies soll nur als Beispiel dienen, um zu sehen wie zum Thema [[TWI]] das bei einem AVR aussieht !<br>Wer mit [[Bascom]] progammiert, verwendet am besten die ''i2c_twi.lib'' und die vorgegebenen Bascom-[[I2C]]-Befehle um das Programm übersichtlich zu halten. Siehe Artikel [[Bascom_I2C_Master]]. | ||
+ | |} | ||
In den Beispielen wird als Master das Board [[RN-Control]] mit einem [[ATMega32|Mega32]], und als Slave ein [[I2C_Chip-Übersicht#I.2FO_expanders:|PCF8574]], da sich dieser leicht ansteuern lässt. <!-- und jeden Scheiss mitmacht ;-)) --> | In den Beispielen wird als Master das Board [[RN-Control]] mit einem [[ATMega32|Mega32]], und als Slave ein [[I2C_Chip-Übersicht#I.2FO_expanders:|PCF8574]], da sich dieser leicht ansteuern lässt. <!-- und jeden Scheiss mitmacht ;-)) --> | ||
Zeile 45: | Zeile 49: | ||
$baud = 9600 {{vbcomment|baud rate}} | $baud = 9600 {{vbcomment|baud rate}} | ||
− | Declare Sub Twi_send_byte(slave As Byte , Zeichen As Byte) | + | Declare Sub Twi_send_byte(byval slave As Byte , Zeichen As Byte) |
Dim Twi_control As Byte {{vbcomment|Controlregister lokale kopie}} | Dim Twi_control As Byte {{vbcomment|Controlregister lokale kopie}} | ||
Zeile 85: | Zeile 89: | ||
{{vbcomment|TWI send_byte}} | {{vbcomment|TWI send_byte}} | ||
{{vbcomment|sendet ein Byte und schliesst die Übertragung ab}} | {{vbcomment|sendet ein Byte und schliesst die Übertragung ab}} | ||
− | Sub Twi_send_byte(slave As Byte , Zeichen As Byte) | + | Sub Twi_send_byte(byval slave As Byte , Zeichen As Byte) |
Error = 0 {{vbcomment|Fehler zurücksetzen}} | Error = 0 {{vbcomment|Fehler zurücksetzen}} | ||
Zeile 122: | Zeile 126: | ||
End If | End If | ||
− | {{vbcomment| | + | {{vbcomment|STOPbedingung kommt hier immer im Ablauf, egal welcher Status}} |
− | Twcr = &B10010100 {{vbcomment|TWINT löschen, | + | Twcr = &B10010100 {{vbcomment|TWINT löschen, STOP senden}} |
+ | {{vbcomment|nach einem STOP wird TWINT nicht mehr gesetzt,}} | ||
+ | {{vbcomment|man darf/kann also nicht darauf warten !}} | ||
Else | Else | ||
Zeile 211: | Zeile 217: | ||
Error = 0 {{vbcomment|Fehler zurücksetzen}} | Error = 0 {{vbcomment|Fehler zurücksetzen}} | ||
− | + | Twi_read_byte = 0 {{vbcomment|Wert vorbelegen}} | |
{{vbcomment|Startbedingung}} | {{vbcomment|Startbedingung}} | ||
Zeile 230: | Zeile 236: | ||
If Twi_status = &H40 Then | If Twi_status = &H40 Then | ||
Twcr = &B10000100 {{vbcomment|TWINT löschen, Byte senden}} | Twcr = &B10000100 {{vbcomment|TWINT löschen, Byte senden}} | ||
− | {{vbcomment|kein ACK (TWEA | + | {{vbcomment|kein ACK (TWEA = 0) senden, weil wir nur ein Byte lesen wollen}} |
{{vbcomment|warten bis TWINT gesetzt ist}} | {{vbcomment|warten bis TWINT gesetzt ist}} | ||
Zeile 243: | Zeile 249: | ||
End If | End If | ||
− | + | Else | |
{{vbcomment|kein slave}} | {{vbcomment|kein slave}} | ||
Error = Twi_status {{vbcomment|Fehler}} | Error = Twi_status {{vbcomment|Fehler}} | ||
End If | End If | ||
− | {{vbcomment| | + | {{vbcomment|STOPbedingung kommt hier immer im Ablauf, egal welcher Status}} |
− | Twcr = &B10010100 {{vbcomment|TWINT löschen, | + | Twcr = &B10010100 {{vbcomment|TWINT löschen, STOP senden}} |
+ | {{vbcomment|nach einem STOP wird TWINT nicht mehr gesetzt,}} | ||
+ | {{vbcomment|man darf/kann also nicht darauf warten !}} | ||
− | + | Else | |
{{vbcomment|Bus belegt, wird er wieder freigegeben}} | {{vbcomment|Bus belegt, wird er wieder freigegeben}} | ||
Twcr = &B10000100 {{vbcomment|TWINT löschen, Bus freigeben}} | Twcr = &B10000100 {{vbcomment|TWINT löschen, Bus freigeben}} | ||
Zeile 270: | Zeile 278: | ||
Return | Return | ||
− | == Slave == | + | === Transmit und Receive === |
+ | [[Bild:RN-M8_TWI_DS1621_PCF8574.jpg|thumb|Beispielumgebung]] | ||
+ | ;Senden und Empfangen | ||
+ | Der Master (Mega8) stößt die Temperaturmessung des DS1621 an, liest die Temperatur aus, sendet den Temperaturwert anschließend an einen PCF8574 zur Anzeige an dessen LEDs. | ||
+ | |||
+ | Zur Kontrolle werden die Daten auch per UART übertragen und an den LEDs des RN-Meaga8 angezeigt. | ||
+ | |||
+ | Während der Übertragung wird die Busgeschwindigkeit geändert, da der DS1621 mit 400kHz kommunizieren kann, der PCF8574 nur mit 100kHz. | ||
+ | |||
+ | Dieses Programm wird auch zum testen im Artikel [[Bascom und USI-Kommunikation]] verwendet, dort ist dann ein [[ATtiny2313|ATTiny2313]] einer der Slaves. | ||
+ | |||
+ | Beispielprogramm holt Daten vom Slave mit Adresse 144 (0x90 bzw. &H90): | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|TWI Testprogramm}} | ||
+ | {{vbcomment|mit DS1621 @ &H90}} | ||
+ | {{vbcomment|mit PCF8574 @ &H40}} | ||
+ | {{vbcomment|}} | ||
+ | {{vbcomment|TWI ohne Interrupt}} | ||
+ | |||
+ | $regfile = "M8def.dat" {{vbcomment|the used chip}} | ||
+ | $crystal = 16000000 {{vbcomment|frequency used}} | ||
+ | $baud = 9600 {{vbcomment|baud rate}} | ||
+ | |||
+ | Declare Sub Twi_start_transceiver() | ||
+ | |||
+ | Dim Twi_control As Byte {{vbcomment|Controlregister lokale kopie}} | ||
+ | Dim Twi_status As Byte | ||
+ | |||
+ | Dim Twi_errorstate As Byte {{vbcomment|eigener Fehlerstatus}} | ||
+ | {{vbcomment|Array der Daten die übertragen werden}} | ||
+ | Dim Messagebuf(4) As Byte | ||
+ | Dim Anzahlbuf As Byte {{vbcomment|Anzahl Zeichen die gesendet werden sollen}} | ||
+ | Dim Cnt As Byte {{vbcomment|Zähler}} | ||
+ | Dim Rw As Bit {{vbcomment|Read/Write Flag}} | ||
+ | |||
+ | Dim Lowtemp As Byte | ||
+ | Dim Hightemp As Byte | ||
+ | |||
+ | Config Portb.0 = Output | ||
+ | Config Portb.1 = Output | ||
+ | Config Portd = Output | ||
+ | |||
+ | Const Device = &H90 | ||
+ | Const Deviceread = &H91 | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|TWI initialisieren}} | ||
+ | Twcr = &B00000100 {{vbcomment|erstmal nur TWI aktivieren}} | ||
+ | Twsr = 0 {{vbcomment|Status und Prescaler Register}} | ||
+ | Twbr = 72 {{vbcomment|Bit Rate Register 100kHz @ 16MHz}} | ||
+ | |||
+ | Waitms 300 {{vbcomment|Sicherheitspause nach Reset}} | ||
+ | |||
+ | Sound Portb.0 , 300 , 450 {{vbcomment|BEEP}} | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Startausgabe}} | ||
+ | Print | ||
+ | Print "TWI Master DS1621 Temperatur" | ||
+ | |||
+ | Portb.0 = 1 {{vbcomment|Damit die LED ausgeht nach dem Beep}} | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Hauptprogramm}} | ||
+ | Do | ||
+ | Twbr = 12 {{vbcomment|Bit Rate Register 400kHz @ 16MHz}} | ||
+ | |||
+ | Messagebuf(1) = Device {{vbcomment|Adresse von DS1621}} | ||
+ | Messagebuf(2) = &HEE {{vbcomment|Temperaturmessung anstoßen}} | ||
+ | Anzahlbuf = 2 | ||
+ | Call Twi_start_transceiver | ||
+ | {{vbcomment|Print Hex(twi_errorstate)}} | ||
+ | |||
+ | If Twi_errorstate = 0 Then {{vbcomment|kein Fehler aufgetreten}} | ||
+ | {{vbcomment|STOP senden}} | ||
+ | Gosub Twi_stop | ||
+ | |||
+ | Waitms 1 {{vbcomment|Etwas warten bis die Temperatur gemessen ist}} | ||
+ | Messagebuf(1) = Device {{vbcomment|Adresse von DS1621}} | ||
+ | Messagebuf(2) = &HAA {{vbcomment|Temperaturmessung Lesekommando}} | ||
+ | Anzahlbuf = 2 | ||
+ | Call Twi_start_transceiver | ||
+ | {{vbcomment|Print Hex(twi_errorstate)}} | ||
+ | |||
+ | If Twi_errorstate = 0 Then {{vbcomment|kein Fehler aufgetreten}} | ||
+ | {{vbcomment|Temperatur lesen}} | ||
+ | Messagebuf(1) = Deviceread {{vbcomment|Adresse von DS1621}} | ||
+ | Messagebuf(2) = 0 | ||
+ | Messagebuf(3) = 0 | ||
+ | Anzahlbuf = 3 | ||
+ | Call Twi_start_transceiver | ||
+ | {{vbcomment|Print Hex(twi_errorstate)}} | ||
+ | |||
+ | If Twi_errorstate = 0 Then {{vbcomment|kein Fehler aufgetreten}} | ||
+ | {{vbcomment|STOP senden}} | ||
+ | Gosub Twi_stop | ||
+ | |||
+ | Lowtemp = Messagebuf(2) | ||
+ | Hightemp = Messagebuf(3) | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Wert an den LEDs anzeigen}} | ||
+ | Portd.7 = Not Lowtemp.5 | ||
+ | Portd.6 = Not Lowtemp.4 | ||
+ | Portd.5 = Not Lowtemp.3 | ||
+ | Portd.4 = Not Lowtemp.2 | ||
+ | Portd.3 = Not Lowtemp.1 | ||
+ | Portd.2 = Not Lowtemp.0 | ||
+ | Portb.1 = Not Hightemp.7 | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Negativer Wert ?}} | ||
+ | If Lowtemp.7 = 1 Then | ||
+ | Lowtemp = Not Lowtemp | ||
+ | If &H80 > Hightemp Then | ||
+ | Incr Lowtemp | ||
+ | End If | ||
+ | Print "-" ; | ||
+ | Else | ||
+ | Print " " ; | ||
+ | End If | ||
+ | |||
+ | Print Lowtemp ; "," ; | ||
+ | |||
+ | If Hightemp = &H80 Then | ||
+ | Print "5" | ||
+ | Else | ||
+ | Print "0" | ||
+ | End If | ||
+ | |||
+ | End If | ||
+ | End If | ||
+ | End If | ||
+ | |||
+ | If Twi_errorstate <> 0 Then {{vbcomment|bei einem Fehler den Fehlercode ausgeben}} | ||
+ | {{vbcomment|STOP senden}} | ||
+ | Gosub Twi_stop | ||
+ | Print "Error " ; Hex(twi_errorstate) | ||
+ | Else | ||
+ | Twbr = 72 {{vbcomment|Bit Rate Register 100kHz @ 16MHz}} | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Einem evtl. angeschlossenem PCF8574 den Temperaturwert senden}} | ||
+ | Messagebuf(1) = &H40 | ||
+ | Messagebuf(2) = Not Lowtemp | ||
+ | Anzahlbuf = 2 | ||
+ | Call Twi_start_transceiver | ||
+ | {{vbcomment|STOP senden}} | ||
+ | Gosub Twi_stop | ||
+ | |||
+ | If Twi_errorstate <> 0 Then {{vbcomment|bei einem Fehler den Fehlercode ausgeben}} | ||
+ | Print "Error2 " ; Hex(twi_errorstate) | ||
+ | End If | ||
+ | End If | ||
+ | |||
+ | Wait 2 | ||
+ | Loop | ||
+ | |||
+ | End | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Unterprogramme}} | ||
+ | {{vbcomment|TWI Transmit and receive function.}} | ||
+ | Sub Twi_start_transceiver() | ||
+ | |||
+ | Twi_errorstate = 0 | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Startbedingung}} | ||
+ | Twcr = &B10100100 {{vbcomment|TWINT, TWSTA, TWEN}} | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|warten bis TWINT gesetzt ist}} | ||
+ | Gosub Twi_wait_int | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|wenn Zugriff auf den Bus erlaubt, Slaveadresse ausgeben}} | ||
+ | If Twi_status = &H08 Or Twi_status = &H10 Then | ||
+ | |||
+ | Rw = Messagebuf(1).0 {{vbcomment|RW-Flag holen für Abfrage unten}} | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Write address and Read/Write data}} | ||
+ | For Cnt = 1 To Anzahlbuf | ||
+ | {{vbcomment|SlaveAdresse immer Write, sonst auf R/W prüfen}} | ||
+ | {{vbcomment|Print Cnt ; " " ; Messagebuf(cnt) ; " " ; Rw}} | ||
+ | If Cnt = 1 Or Rw = 0 Then | ||
+ | {{vbcomment|Write Slaveadr}} | ||
+ | Twdr = Messagebuf(cnt) | ||
+ | Twcr = &B10000100 {{vbcomment|TWINT löschen, Byte senden}} | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|warten bis TWINT gesetzt ist}} | ||
+ | Gosub Twi_wait_int | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Beim 1. Byte wird ein anderer Status erwartet}} | ||
+ | If Cnt = 1 Then | ||
+ | {{vbcomment|Slave hat sich gemeldet, $20 ist NACK, $18 WriteACK, $40 ReadACK !}} | ||
+ | If Twi_status = &H18 Or Twi_status = &H40 Then | ||
+ | Twi_errorstate = 0 {{vbcomment|kein Fehler}} | ||
+ | Else | ||
+ | {{vbcomment|kein Slave}} | ||
+ | Twi_errorstate = Twi_status {{vbcomment|Fehler}} | ||
+ | Exit For | ||
+ | End If | ||
+ | |||
+ | Else | ||
+ | {{vbcomment|Zeichen wurde gesendet, $30 ist NACK}} | ||
+ | If Twi_status = &H28 Then | ||
+ | Twi_errorstate = 0 {{vbcomment|kein Fehler}} | ||
+ | Else | ||
+ | Twi_errorstate = Twi_status {{vbcomment|Fehler}} | ||
+ | Exit For | ||
+ | End If | ||
+ | |||
+ | End If | ||
+ | |||
+ | Else | ||
+ | {{vbcomment|Read a Byte}} | ||
+ | {{vbcomment|Wenn das letzte Byte gesendet wird, ein NACK mitgeben um das Ende anzuzeigen}} | ||
+ | If Cnt = Anzahlbuf Then | ||
+ | {{vbcomment|Load NACK to confirm End Of Transmission.}} | ||
+ | Twcr = &B10000100 {{vbcomment|TWINT löschen, Byte senden}} | ||
+ | Else | ||
+ | {{vbcomment|Load ACK. TWEA ist 1}} | ||
+ | Twcr = &B11000100 {{vbcomment|TWINT löschen, Byte senden}} | ||
+ | End If | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|warten bis TWINT gesetzt ist}} | ||
+ | Gosub Twi_wait_int | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|ein Byte wurde empfangen}} | ||
+ | Messagebuf(cnt) = Twdr {{vbcomment|Daten lesen}} | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Byte empfangen und mit ACK quittiert, sonst Ende}} | ||
+ | If Twi_status = &H50 Then | ||
+ | Twi_errorstate = 0 {{vbcomment|kein Fehler}} | ||
+ | Else | ||
+ | {{vbcomment|Beim letzten Byte auch mit NACK quittieren}} | ||
+ | If Cnt = Anzahlbuf And Twi_status = &H58 Then | ||
+ | Twi_errorstate = 0 {{vbcomment|kein Fehler}} | ||
+ | Else | ||
+ | Twi_errorstate = Twi_status {{vbcomment|Fehler}} | ||
+ | Exit For | ||
+ | End If | ||
+ | |||
+ | End If | ||
+ | |||
+ | End If | ||
+ | Next Cnt | ||
+ | Else | ||
+ | {{vbcomment|Ist der Bus belegt, wird er wieder freigegeben}} | ||
+ | Twcr = &B10000100 {{vbcomment|TWINT löschen, Bus freigeben}} | ||
+ | Twi_errorstate = Twi_status {{vbcomment|Fehler}} | ||
+ | End If | ||
+ | |||
+ | End Sub | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|warten bis TWINT gesetzt ist, status auslesen}} | ||
+ | Twi_wait_int: | ||
+ | Do | ||
+ | Twi_control = Twcr And &H80 | ||
+ | Loop Until Twi_control = &H80 | ||
+ | |||
+ | Twi_status = Twsr {{vbcomment|status}} | ||
+ | Twi_status = Twi_status And &HF8 {{vbcomment|status}} | ||
+ | {{vbcomment| Print "Err " ; Hex(twi_status)}} | ||
+ | Return | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Stopsequenz ausgeben}} | ||
+ | Twi_stop: | ||
+ | Twcr = &B10010100 {{vbcomment|TWINT löschen, Stop senden}} | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Warten bis Stop-Flag wieder gelöscht wird, dann ist die Stopsequenz abgeschlossen}} | ||
+ | Do | ||
+ | Twi_control = Twcr And &H10 | ||
+ | Loop Until Twi_control = 0 | ||
+ | {{vbcomment|Es muss nicht unbedingt darauf gewartet werden}} | ||
+ | {{vbcomment|wenn die nächste Aktion nicht gleich anschliessend durchgeführt wird.}} | ||
+ | |||
+ | {{vbcomment|Einen speziellen STOP-Status gibt es nicht, es ist in der Regel &HF8}} | ||
+ | Twi_status = Twsr {{vbcomment|status}} | ||
+ | Twi_status = Twi_status And &HF8 {{vbcomment|status}} | ||
+ | {{vbcomment|Print Hex(twi_status)}} | ||
+ | |||
+ | Return | ||
+ | |||
+ | |||
+ | = Slave = | ||
[[Bild:I2C_RN-M8_RN-control.jpg|thumb|Beispielumgebung]] | [[Bild:I2C_RN-M8_RN-control.jpg|thumb|Beispielumgebung]] | ||
Da der TWI-Master den Takt vorgibt, sind die [[TWI#Anmerkung_zur_CPU-Frequenz|Anmerkungen zur CPU-Frequenz]] zu beachten. | Da der TWI-Master den Takt vorgibt, sind die [[TWI#Anmerkung_zur_CPU-Frequenz|Anmerkungen zur CPU-Frequenz]] zu beachten. | ||
Zeile 277: | Zeile 561: | ||
---- | ---- | ||
− | |||
=== Transmitter === | === Transmitter === | ||
Zeile 433: | Zeile 716: | ||
Wenn der Slave schnell genug getaktet wird (> 6.4 MHz), kann der Master auch auf einen schnelleren Bus-Takt gestellt werden. Dazu beim Master das ''TWBR'' auf 12 setzen, so wird der Bus mit 400kHz betrieben. | Wenn der Slave schnell genug getaktet wird (> 6.4 MHz), kann der Master auch auf einen schnelleren Bus-Takt gestellt werden. Dazu beim Master das ''TWBR'' auf 12 setzen, so wird der Bus mit 400kHz betrieben. | ||
− | |||
− | * [[I2C]] | + | = Quellen = |
− | * [[TWI]] | + | [http://www.atmel.com/dyn/products/devices.asp?family_id=607 Atmel-AVR-Datenblätter] |
+ | |||
+ | |||
+ | = Siehe auch = | ||
+ | |||
+ | * [[I2C]] - Allgemeines zu I2C | ||
+ | * [[TWI]] - Registerbeschreibungen | ||
+ | * [[TWI Praxis Multimaster]] | ||
+ | * [http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=246777#246777] - etwas ausführlicheres Slave-Beipiel im Forum | ||
+ | * [[Bascom I2C Master]] - Beispiele wie ein AVR als I2C-Master initialisiert werden kann. | ||
* [[RN-Slave ID Übersicht]] | * [[RN-Slave ID Übersicht]] | ||
+ | * [[USI (Avr)]] - USI Modul mit dem TWI nachgebildet werden kann, ist bei den meisten ATTinys und einigen ATMegas vorhanden. | ||
+ | * [[Bascom und USI-Kommunikation]] - I2C Beispiele mit Bascom und dem USI-Modul | ||
+ | |||
− | + | = WebLinks = | |
* [http://homepage.hispeed.ch/peterfleury/avr-software.html#libs C-Quellbibliothek für einen TWI-Master von Peter Fleury (avr-gcc)] | * [http://homepage.hispeed.ch/peterfleury/avr-software.html#libs C-Quellbibliothek für einen TWI-Master von Peter Fleury (avr-gcc)] | ||
Aktuelle Version vom 26. Dezember 2007, 01:47 Uhr
In diesem Artikel folgen einige Programmbeispiele um das TWI-Hardwaremodul der AVRs zu verwenden. Näheres zu TWI und I2C finden sich in den entsprechenden Artikeln. Die Beispiele sind zwar in Bascom Basic verfasst, aber so ausgeführt, das es möglich sein sollte das Prinzip mit jeder anderen Sprache nachvollziehen zu können.
Inhaltsverzeichnis
Übertragungsarten
Bei TWI gibt es die folgenden Übertragungsarten
- Master Transmitter (nur Senden)
- Master Receiver (nur Empfangen)
- Slave Transmitter (auf Abruf Senden)
- Slave Receiver (nur Empfangen)
Abhängig von der Anwendung kann der AVR alle Arten der Übertragung im gleichen Programm ausführen.
Master
Ist der AVR Master, bestimmt er was und wie schnell es auf dem I2C-Bus zugeht. (Ausnahme: Clock_Stretching )
Zur Bestimmung der Bus-Geschwindigkeit ist der Bit Rate Generator zuständig. Mit der Formel auf der Bit Rate Generator Seite müssen sie den Wert für das Register TWBR berechnen
Tipp: | In diesem Artikel werden die Register des AVR direkt angesprochen, dies soll nur als Beispiel dienen, um zu sehen wie zum Thema TWI das bei einem AVR aussieht ! Wer mit Bascom progammiert, verwendet am besten die i2c_twi.lib und die vorgegebenen Bascom-I2C-Befehle um das Programm übersichtlich zu halten. Siehe Artikel Bascom_I2C_Master. |
In den Beispielen wird als Master das Board RN-Control mit einem Mega32, und als Slave ein PCF8574, da sich dieser leicht ansteuern lässt.
Transmitter
- Nur Senden
Der Master sendet einem Slave ein (oder mehrere) Byte, und schliesst die Übertragung anschliessend ab.
Das Gegenstück wäre Slave Receiver.
Beispielprogramm sendet ein Byte zum Slave mit Adresse 64 (0x40 bzw. &H40):
' TWI Testprogramm ' mit PCF8574 @ &H40 ' ' TWI ohne Interrupt ' ein Byte senden $regfile = "M32def.dat" ' the used chip $crystal = 16000000 ' frequency used $baud = 9600 ' baud rate Declare Sub Twi_send_byte(byval slave As Byte , Zeichen As Byte) Dim Twi_control As Byte ' Controlregister lokale kopie Dim Twi_status As Byte Dim Twi_data As Byte Dim B As Byte ' Zeichen von UART Dim Error As Byte ' Fehlermerker ' TWI init Twcr = &B00000100 ' erstmal nur TWI aktivieren Twsr = 0 ' Status und Prescaler Register Twbr = 72 ' Bit Rate Register, 100kHz ' Startausgabe Print "TWI Master Transmitter" ' Hauptschleife Do ' hier könnte ihr Code stehen ' warten bis etwas über UART kommt Input B ' Den Wert zum Slave senden Call Twi_send_byte(&H40 , B) ' Ausgabe, damit wir sehen was geschehen ist Print B ; Print " Error : " ; Print Hex(error) ' error status Ausgeben Loop End ' Unterprogramme ' TWI send_byte ' sendet ein Byte und schliesst die Übertragung ab Sub Twi_send_byte(byval slave As Byte , Zeichen As Byte) Error = 0 ' Fehler zurücksetzen ' Startbedingung Twcr = &B10100100 ' TWINT ' warten bis TWINT gesetzt ist Gosub Twi_wait_int ' wenn Zugriff auf den Bus erlaubt, Slaveadresse ausgeben If Twi_status = &H08 Or Twi_status = &H10 Then Twdr = Slave And &HFE ' slave adresse + Write Twcr = &B10000100 ' TWINT löschen, Byte senden ' warten bis TWINT gesetzt ist Gosub Twi_wait_int ' Slave hat sich gemeldet If Twi_status = &H18 Or Twi_status = &H20 Then Twdr = Zeichen ' Daten Twcr = &B10000100 ' TWINT löschen, Byte senden ' warten bis TWINT gesetzt ist Gosub Twi_wait_int ' Zeichen wurden gesendet If Twi_status = &H28 Or Twi_status = &H30 Then Error = 0 ' kein Fehler Else Error = Twi_status ' Fehler End If Else ' kein slave Error = Twi_status ' Fehler End If ' STOPbedingung kommt hier immer im Ablauf, egal welcher Status Twcr = &B10010100 ' TWINT löschen, STOP senden ' nach einem STOP wird TWINT nicht mehr gesetzt, ' man darf/kann also nicht darauf warten ! Else ' Bus belegt, wird er wieder freigegeben Twcr = &B10000100 ' TWINT löschen, Bus freigeben Error = Twi_status ' Fehler End If End Sub ' warten bis TWINT gesetzt ist, status auslesen Twi_wait_int: Do Twi_control = Twcr And &H80 Loop Until Twi_control = &H80 Twi_status = Twsr And &HF8 ' status ' status nur zu Debugzwecken ausgeben, weil Bus sehr langsam wird ! ' Print "Err " ; Hex(twi_status) Return
Receiver
- Nur Empfangen
Der Master holt von einem Slave ein (oder mehrere) Byte, und schliesst die Übertragung anschliessend ab.
Das Gegenstück wäre Slave Transmitter.
Beispielprogramm holt ein Byte vom Slave mit Adresse 64 (0x40 bzw. &H40):
' TWI Testprogramm ' mit PCF8574 @ &H40 ' ' TWI ohne Interrupt ' ein Byte lesen $regfile = "M32def.dat" ' the used chip $crystal = 16000000 ' frequency used $baud = 9600 ' baud rate Declare Function Twi_read_byte(byval Slave As Byte) As Byte Dim Twi_control As Byte ' Controlregister lokale kopie Dim Twi_status As Byte Dim Twi_data As Byte Dim B As Byte ' Zeichen von UART Dim X As Byte ' Zeichen von TWI Dim Error As Byte ' Fehlermerker ' TWI Init Twcr = &B00000100 ' erstmal nur TWI aktivieren Twsr = 0 ' Status und Prescaler Register Twbr = 72 ' Bit Rate Register, 100kHz ' Startausgabe Print "TWI Master Receiver" ' Hauptschleife Do ' hier könnte ihr Code stehen ' warten bis etwas über UART kommt (egal welcher Wert, wird nur als Startbutton genutzt) Input B ' ein Byte vom Slave holen X = Twi_read_byte(&H40) ' Ausgabe, damit wir sehen was geschehen ist Print X ; Print " Error : " ; Print Hex(error) ' error status Ausgeben Loop End ' Unterprogramme ' TWI read_byte ' holt ein Byte und schliesst die Übertragung ab Function Twi_read_byte(slave As Byte) As Byte Error = 0 ' Fehler zurücksetzen Twi_read_byte = 0 ' Wert vorbelegen ' Startbedingung Twcr = &B10100100 ' TWINT ' warten bis TWINT gesetzt ist Gosub Twi_wait_int ' wenn Zugriff auf den Bus erlaubt, Slaveadresse ausgeben If Twi_status = &H08 Or Twi_status = &H10 Then Twdr = Slave Or &H01 ' slave adresse + Read Twcr = &B10000100 ' TWINT löschen, Byte senden ' warten bis TWINT gesetzt ist Gosub Twi_wait_int ' Slave hat sich gemeldet If Twi_status = &H40 Then Twcr = &B10000100 ' TWINT löschen, Byte senden ' kein ACK (TWEA = 0) senden, weil wir nur ein Byte lesen wollen ' warten bis TWINT gesetzt ist Gosub Twi_wait_int ' ein Byte wurde empfangen If Twi_status = &H58 Or Twi_status = &H50 Then Twi_read_byte = Twdr ' Daten lesen Error = 0 ' kein Fehler Else Error = Twi_status ' Fehler End If Else ' kein slave Error = Twi_status ' Fehler End If ' STOPbedingung kommt hier immer im Ablauf, egal welcher Status Twcr = &B10010100 ' TWINT löschen, STOP senden ' nach einem STOP wird TWINT nicht mehr gesetzt, ' man darf/kann also nicht darauf warten ! Else ' Bus belegt, wird er wieder freigegeben Twcr = &B10000100 ' TWINT löschen, Bus freigeben Error = Twi_status ' Fehler End If End Function ' warten bis TWINT gesetzt ist, status auslesen Twi_wait_int: Do Twi_control = Twcr And &H80 Loop Until Twi_control = &H80 Twi_status = Twsr And &HF8 ' status ' status nur zu Debugzwecken ausgeben, weil Bus sehr langsam wird ! ' Print "Err " ; Hex(twi_status) Return
Transmit und Receive
- Senden und Empfangen
Der Master (Mega8) stößt die Temperaturmessung des DS1621 an, liest die Temperatur aus, sendet den Temperaturwert anschließend an einen PCF8574 zur Anzeige an dessen LEDs.
Zur Kontrolle werden die Daten auch per UART übertragen und an den LEDs des RN-Meaga8 angezeigt.
Während der Übertragung wird die Busgeschwindigkeit geändert, da der DS1621 mit 400kHz kommunizieren kann, der PCF8574 nur mit 100kHz.
Dieses Programm wird auch zum testen im Artikel Bascom und USI-Kommunikation verwendet, dort ist dann ein ATTiny2313 einer der Slaves.
Beispielprogramm holt Daten vom Slave mit Adresse 144 (0x90 bzw. &H90):
' TWI Testprogramm ' mit DS1621 @ &H90 ' mit PCF8574 @ &H40 ' ' TWI ohne Interrupt $regfile = "M8def.dat" ' the used chip $crystal = 16000000 ' frequency used $baud = 9600 ' baud rate Declare Sub Twi_start_transceiver() Dim Twi_control As Byte ' Controlregister lokale kopie Dim Twi_status As Byte Dim Twi_errorstate As Byte ' eigener Fehlerstatus ' Array der Daten die übertragen werden Dim Messagebuf(4) As Byte Dim Anzahlbuf As Byte ' Anzahl Zeichen die gesendet werden sollen Dim Cnt As Byte ' Zähler Dim Rw As Bit ' Read/Write Flag Dim Lowtemp As Byte Dim Hightemp As Byte Config Portb.0 = Output Config Portb.1 = Output Config Portd = Output Const Device = &H90 Const Deviceread = &H91 ' TWI initialisieren Twcr = &B00000100 ' erstmal nur TWI aktivieren Twsr = 0 ' Status und Prescaler Register Twbr = 72 ' Bit Rate Register 100kHz @ 16MHz Waitms 300 ' Sicherheitspause nach Reset Sound Portb.0 , 300 , 450 ' BEEP ' Startausgabe Print Print "TWI Master DS1621 Temperatur" Portb.0 = 1 ' Damit die LED ausgeht nach dem Beep ' Hauptprogramm Do Twbr = 12 ' Bit Rate Register 400kHz @ 16MHz Messagebuf(1) = Device ' Adresse von DS1621 Messagebuf(2) = &HEE ' Temperaturmessung anstoßen Anzahlbuf = 2 Call Twi_start_transceiver ' Print Hex(twi_errorstate) If Twi_errorstate = 0 Then ' kein Fehler aufgetreten ' STOP senden Gosub Twi_stop Waitms 1 ' Etwas warten bis die Temperatur gemessen ist Messagebuf(1) = Device ' Adresse von DS1621 Messagebuf(2) = &HAA ' Temperaturmessung Lesekommando Anzahlbuf = 2 Call Twi_start_transceiver ' Print Hex(twi_errorstate) If Twi_errorstate = 0 Then ' kein Fehler aufgetreten ' Temperatur lesen Messagebuf(1) = Deviceread ' Adresse von DS1621 Messagebuf(2) = 0 Messagebuf(3) = 0 Anzahlbuf = 3 Call Twi_start_transceiver ' Print Hex(twi_errorstate) If Twi_errorstate = 0 Then ' kein Fehler aufgetreten ' STOP senden Gosub Twi_stop Lowtemp = Messagebuf(2) Hightemp = Messagebuf(3) ' Wert an den LEDs anzeigen Portd.7 = Not Lowtemp.5 Portd.6 = Not Lowtemp.4 Portd.5 = Not Lowtemp.3 Portd.4 = Not Lowtemp.2 Portd.3 = Not Lowtemp.1 Portd.2 = Not Lowtemp.0 Portb.1 = Not Hightemp.7 ' Negativer Wert ? If Lowtemp.7 = 1 Then Lowtemp = Not Lowtemp If &H80 > Hightemp Then Incr Lowtemp End If Print "-" ; Else Print " " ; End If Print Lowtemp ; "," ; If Hightemp = &H80 Then Print "5" Else Print "0" End If End If End If End If If Twi_errorstate <> 0 Then ' bei einem Fehler den Fehlercode ausgeben ' STOP senden Gosub Twi_stop Print "Error " ; Hex(twi_errorstate) Else Twbr = 72 ' Bit Rate Register 100kHz @ 16MHz ' Einem evtl. angeschlossenem PCF8574 den Temperaturwert senden Messagebuf(1) = &H40 Messagebuf(2) = Not Lowtemp Anzahlbuf = 2 Call Twi_start_transceiver ' STOP senden Gosub Twi_stop If Twi_errorstate <> 0 Then ' bei einem Fehler den Fehlercode ausgeben Print "Error2 " ; Hex(twi_errorstate) End If End If Wait 2 Loop End ' Unterprogramme ' TWI Transmit and receive function. Sub Twi_start_transceiver() Twi_errorstate = 0 ' Startbedingung Twcr = &B10100100 ' TWINT, TWSTA, TWEN ' warten bis TWINT gesetzt ist Gosub Twi_wait_int ' wenn Zugriff auf den Bus erlaubt, Slaveadresse ausgeben If Twi_status = &H08 Or Twi_status = &H10 Then Rw = Messagebuf(1).0 ' RW-Flag holen für Abfrage unten ' Write address and Read/Write data For Cnt = 1 To Anzahlbuf ' SlaveAdresse immer Write, sonst auf R/W prüfen ' Print Cnt ; " " ; Messagebuf(cnt) ; " " ; Rw If Cnt = 1 Or Rw = 0 Then ' Write Slaveadr Twdr = Messagebuf(cnt) Twcr = &B10000100 ' TWINT löschen, Byte senden ' warten bis TWINT gesetzt ist Gosub Twi_wait_int ' Beim 1. Byte wird ein anderer Status erwartet If Cnt = 1 Then ' Slave hat sich gemeldet, $20 ist NACK, $18 WriteACK, $40 ReadACK ! If Twi_status = &H18 Or Twi_status = &H40 Then Twi_errorstate = 0 ' kein Fehler Else ' kein Slave Twi_errorstate = Twi_status ' Fehler Exit For End If Else ' Zeichen wurde gesendet, $30 ist NACK If Twi_status = &H28 Then Twi_errorstate = 0 ' kein Fehler Else Twi_errorstate = Twi_status ' Fehler Exit For End If End If Else ' Read a Byte ' Wenn das letzte Byte gesendet wird, ein NACK mitgeben um das Ende anzuzeigen If Cnt = Anzahlbuf Then ' Load NACK to confirm End Of Transmission. Twcr = &B10000100 ' TWINT löschen, Byte senden Else ' Load ACK. TWEA ist 1 Twcr = &B11000100 ' TWINT löschen, Byte senden End If ' warten bis TWINT gesetzt ist Gosub Twi_wait_int ' ein Byte wurde empfangen Messagebuf(cnt) = Twdr ' Daten lesen ' Byte empfangen und mit ACK quittiert, sonst Ende If Twi_status = &H50 Then Twi_errorstate = 0 ' kein Fehler Else ' Beim letzten Byte auch mit NACK quittieren If Cnt = Anzahlbuf And Twi_status = &H58 Then Twi_errorstate = 0 ' kein Fehler Else Twi_errorstate = Twi_status ' Fehler Exit For End If End If End If Next Cnt Else ' Ist der Bus belegt, wird er wieder freigegeben Twcr = &B10000100 ' TWINT löschen, Bus freigeben Twi_errorstate = Twi_status ' Fehler End If End Sub ' warten bis TWINT gesetzt ist, status auslesen Twi_wait_int: Do Twi_control = Twcr And &H80 Loop Until Twi_control = &H80 Twi_status = Twsr ' status Twi_status = Twi_status And &HF8 ' status ' Print "Err " ; Hex(twi_status) Return ' Stopsequenz ausgeben Twi_stop: Twcr = &B10010100 ' TWINT löschen, Stop senden ' Warten bis Stop-Flag wieder gelöscht wird, dann ist die Stopsequenz abgeschlossen Do Twi_control = Twcr And &H10 Loop Until Twi_control = 0 ' Es muss nicht unbedingt darauf gewartet werden ' wenn die nächste Aktion nicht gleich anschliessend durchgeführt wird. ' Einen speziellen STOP-Status gibt es nicht, es ist in der Regel &HF8 Twi_status = Twsr ' status Twi_status = Twi_status And &HF8 ' status ' Print Hex(twi_status) Return
Slave
Da der TWI-Master den Takt vorgibt, sind die Anmerkungen zur CPU-Frequenz zu beachten.
In den Beispielen wird als Master das Board RN-Control mit einem Mega32, und als Slave das RN-Mega8 Board verwendet. Da nur diese beiden Boards am Bus hängen, wurde ebenfalls als Slaveadresse 64 (0x40 bzw. &H40) verwendet, damit man die vorhergehenden Beispiele gleich weiterverwenden kann.
Transmitter
- auf Abruf Senden
Der Slave wird von einem Master über eine festgelegte Adresse angesprochen, ein (oder mehrere) Byte werden zum Master übertragen, und anschliessend die Übertragung beendet.
Das Gegenstück wäre Master Receiver.
Das Beispielprogramm gibt Bytewerte zurück die sich bei jeder Abfrage um eins erhöhen. Verwendet man beim Master das Beispiel von Master Receiver, wird der Wert nach jeder Eingabe von Enter angezeigt.
' TWI-slave test ' zum simulieren eines PCF8574 $regfile = "m8def.dat" ' the used chip $crystal = 7372800 ' frequency used ' $baud = 9600 ' keine baud rate angeben ! Dim Twi_control As Byte ' Controlregister lokale kopie Dim Twi_status As Byte Dim Twi_data As Byte Dim Count As Byte ' Testwert, jedes mal +1 Declare Sub Twi_init_slave ' Werte zurücksetzen Count = 0 Twi_data = 0 Call Twi_init_slave ' TWI aktivieren ' Hauptschleife Do ' hier könnte ihr Code stehen ' schauen ob TWINT gesetzt ist Twi_control = Twcr And &H80 ' Bit7 von Controlregister If Twi_control = &H80 Then Twi_status = Twsr And &HF8 ' Status ' will der Master ein Byte haben If Twi_status = &HA8 Or Twi_status = &HB8 Then Twdr = Count ' neue Daten ausgeben Incr Count ' testwert +1 End If ' TWINT muss immer gelöscht werden, damit es auf dem Bus weiter geht Twcr = &B11000100 ' TWINT löschen, mit ACK End If Loop End ' Unterprogramme ' TWI als slave aktivieren Sub Twi_init_slave Twsr = 0 ' status und Prescaler auf 0 Twdr = &HFF ' default Twar = &H40 ' Slaveadresse setzen Twcr = &B01000100 ' TWI aktivieren, ACK einschalten End Sub
Receiver
- Nur Empfangen
Der Slave wird von einem Master über eine festgelegte Adresse angesprochen, ein (oder mehrere) Byte werden zum Slave übertragen, und anschliessend die Übertragung beendet.
Das Gegenstück wäre Master Transmitter.
Das Beispielprogramm gibt die Bytewerte an PortD aus, an dem beim RN-M8 eine LED-Reihe angeschlossen ist. Verwendet man beim Master das Beispiel von Master Transmitter, wird der Wert, den man dort eingibt am Slave Binär angezeigt.
' TWI-slave test ' zum simulieren eines PCF8574 $regfile = "m8def.dat" ' the used chip $crystal = 7372800 ' frequency used ' $baud = 9600 ' keine baud rate angeben ! Config Portd = Output ' kompletter PortD als Ausgang Dim Twi_control As Byte ' Controlregister lokale kopie Dim Twi_status As Byte Dim Twi_data As Byte Dim Neuesbyte As Byte ' Bytemerker Declare Sub Twi_init_slave Twi_data = 0 Call Twi_init_slave ' TWI aktivieren ' alle LEDs ein Portd = 0 ' Hauptschleife Do ' hier könnte ihr Code stehen ' Merker zurücksetzen Neuesbyte = 0 ' schauen ob TWINT gesetzt ist Twi_control = Twcr And &H80 ' Bit7 von Controlregister If Twi_control = &H80 Then Twi_status = Twsr And &HF8 ' Status ' wurde ein Byte geschickt If Twi_status = &H80 Or Twi_status = &H88 Then Twi_data = Twdr ' neue Daten merken Neuesbyte = 1 ' merken das ein neues Byte da ist End If ' TWINT muss immer gelöscht werden, damit es auf dem Bus weiter geht Twcr = &B11000100 ' TWINT löschen, erzeugt ACK End If ' wenn ein neues Byte gekommen ist, dieses an PortD ausgeben If Neuesbyte <> 0 Then Portd = Twi_data ' Daten auf PortD ausgeben End If Loop End ' Unterprogramme ' TWI als slave aktivieren Sub Twi_init_slave Twsr = 0 ' status und Prescaler auf 0 Twdr = &HFF ' default Twar = &H40 ' Slaveadresse setzen Twcr = &B01000100 ' TWI aktivieren, ACK einschalten End Sub
Der Slave ist hier sogar in der Lage während einer Übertragung mehr als ein Byte entgegenzunehmen, da jedes Byte den gleichen Status erzeugt.
Wenn der Slave schnell genug getaktet wird (> 6.4 MHz), kann der Master auch auf einen schnelleren Bus-Takt gestellt werden. Dazu beim Master das TWBR auf 12 setzen, so wird der Bus mit 400kHz betrieben.
Quellen
Siehe auch
- I2C - Allgemeines zu I2C
- TWI - Registerbeschreibungen
- TWI Praxis Multimaster
- [1] - etwas ausführlicheres Slave-Beipiel im Forum
- Bascom I2C Master - Beispiele wie ein AVR als I2C-Master initialisiert werden kann.
- RN-Slave ID Übersicht
- USI (Avr) - USI Modul mit dem TWI nachgebildet werden kann, ist bei den meisten ATTinys und einigen ATMegas vorhanden.
- Bascom und USI-Kommunikation - I2C Beispiele mit Bascom und dem USI-Modul
WebLinks
--Linux 80 15:31, 15. Jan 2006 (CET)