TWI Praxis: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 20. Juli 2006, 21:44 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.

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

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(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(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 

    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 
                          ' {{{1}}} 

            ' 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 

   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

Slave

Beispielumgebung

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.

Siehe auch

• I2C
• TWI
• RN-Slave ID Übersicht

WebLinks

• C-Quellbibliothek für einen TWI-Master von Peter Fleury (avr-gcc)

--Linux 80 15:31, 15. Jan 2006 (CET)