AT91-TWI

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Aktualisierung
Im AT91 Software Package zum jeweiligen Controller findet man TWI Beispielcode inkl. leicht wiederverwendbarer Treiber, in denen die Besonderheiten und gegf. auch (alle?) Fehler der Hardware berücksichtigt werden. Siehe z. B. das TWI-Eeprom-Beispiel im Software Package Version 1.5 zum AT91SAM7-EK. Weiterhin bieten die Treiber aus dem Software-Package die nützliche Möglichkeit, einen I²C/TWI-Transfer asynchron (also "im Interrupt") ablaufen zu lassen. (Aktualisierung von Benutzer:mthomas)


von Benutzer:Jens

Entstanden sind diese Beispiele bevor die AP-Notes von Atmel veröffentlicht worden. Scheinbar hatte Atmel bei mir abgeschaut . Vielen dank dennoch an das Support Center von Atmel, den ich allen ans Herz legen kann.

Diese Beispiele beziehen sich warscheinlich auf alle ARM Controller von Atmel. Ich hätte die Beschreibungen von diversen SAM7 und RM92xx Controllern verglichen und konnte keinen Unterschied finden. Getestet habe ich die Lib mit dem AT91SAM7S64 und AT91SAM7S256. Die neuen kleineren AT91SAM7S Controller haben ein neues TWI Interface.

Einführung

Kurze Einführung und Erläuterungen zu den mir bekannten TWI BUGs. Mit dem TWI hat sich ATMEL bei ihren ARM Controllern ziemlich ins Bein geschossen und einige BUGs eingebaut, wo man teilweise keine Infos zu findet.

Als erstes sollte man sich das ERRATA zum TWI genau durchlesen, was mich viel Zeit gekostet hat war das hier.

  1. TWI: NACK Status Bit Lost
  2. During a master frame, if TWI_SR is read between the Non Acknowledge condition detection and the TXCOMP bit rising in the TWI_SR, the NACK bit is not set.
  3. Problem Fix/Workaround
  4. The user must wait for the TXCOMP status bit by interrupt and must not read the TWI_SR as long as transmission is not completed. TXCOMP and NACK fields are set simultaneously and the NACK #field is reset after the read of the TWI_SR.

Da ich keine globale Variable nutzen wollte, die in einem IRQ Handler gesetzt wird habe ich mich für das manuelle auslesen des AIC_IPR Registers entschieden (was neue Probleme mit sich zieht dazu später mehr).

Evtl. für die nicht so erfahrenen, wenn man das Programm über JTAG im SRAM laufen lässt muss man vorher den Controller Hardware reseten, da der AIC sonst nicht bei einem neuem IRQ reagiert.

Ziel war es die Funktionen und Möglichkeiten den I²C soweit, wie möglich zu nutzen und das heißt nicht das „Not Acknowledge“ links liegen lassen, sondern auch dieses zu nutzen.

Die Sourcen von Atmel haben entweder nur 1 Byte eingelesen womit sehr viel Zeit für das lesen mehrerer Bytes verschwendet wurde.

Getestete Controller

Die LIB funktioniert mit: (bitte ergänzen)

+AT91SAM7S64
+AT91SAM7S256
+AT91RM9200

Die Lib funktioniert (noch) nicht mit:

+AT91SAM9260

Zusammenfassung der BUGs:

TWI_SR darf nicht gelesen werden, wenn TXCOMP in dem Register noch nicht gesetzt wird und man das NACK Bit auswerten will. Um dies zu umgehen lasse ich in den TWI Controller den TXCOMP IRQ auslösen (*AT91C_TWI_IER = (1<<0);) sobald der Controller die TWI Daten übertragen hat. Dazu muss man dem Advanced Interrupt Controller einen Dummy IRQ Handler zuweisen, und Einrichten (siehe twi_init()). Wenn man mit dem Interrupt Clear Command Register (AIC_ICCR) den IRQ löschen will muss man warten, das TWI_ID Bit in dem Interrupt Polling Register (AIC_IPR) gelöscht ist. Dabei wird jedoch nicht der IRQ dem TWI Controller bestätigt. Ich habe bisher leider erst eine Möglichkeit gefunden dies zu tun, welche ein wenig crazy aussieht.

  *AT91C_TWI_IDR = (unsigned int) -1;
  *AT91C_TWI_IER = (1<<0);

Nachtrag: Nachdem auf TX_COMP bei dem setzen der Adresse gewartet wird hatte ich das Problem, dass ich kein NACK bekommen habe. mit einer kleinen wartefunktion.

#pragma optimize=none
void twi_nack_wait(){
  unsigned short timeout = MCK * 3 / AT91C_TWI_CLOCK;
  while(timeout--);
}

konnte ich das Problem beheben. das Pragma sollte Selbsterklärend sein..

Funktionen

Hier sind nun die Funktionen und deren Beschreibung

#define

Hier werden nur diverse Rückgabewerte definiert (unsigned char).

#define   TWI_NACK             (1<<0)
#define   TWI_TXTIMEOUT        (1<<1)
#define   TWI_TXTIMEOUT_READ   (1<<2)
#define   TWI_IRQIMEOUT_CLEAR  (1<<3)
#define   TWI_STOPTIMEOUT_CR   (1<<3)
#define   TWI_TXTIMEOUT_WRITE  (1<<4)
#define   TWI_IRQTIMEOUT_CLEAR (1<<5)
#define   TWI_TIMEOUT_STOP     (1<<6)

Kleines Beispiel

int main( void ) {
   unsigned char adresse[0xff], config[0xff];           //Variablen Initalisieren
   AT91F_TWI_Open();                                    //TWI Initalisieren
   twi_scan(data);                                      //Slaves am Bus finden (zum Schreiben und Lesen)
   twi_read(0x50, 0x00, config, 0xf0);                  //Daten aus einem EEProm lesen (IIC Adresse, DatenStart, SpeicherPointer, Bytemenge)
   twi_write(0x52, 0x00, config, 0xf0);                 //Daten in ein anderes EEProm schreiben (IIC Adresse, DatenStart, SpeicherPointer, Bytemenge)
   while(1);
}


twi_stop

Stop Condition senden und warten bis die Übertragung vollständig ist. Des weiteren wird dem AIC gesagt, dass der IRQ gelöscht werden soll und ein weiterer "BUG" umgangen.

  *AT91C_TWI_IDR = (unsigned int) -1;
  *AT91C_TWI_IER = (1<<0);
//*----------------------------------------------------------------------------
//* \fn    twi_read
//* \brief Read one or more byte from a TWI device
//*----------------------------------------------------------------------------
unsigned char twi_stop(void){
  int timeout;                                                                  //Set the timeout value
  int dummy;
  *AT91C_TWI_IDR = 0xffffffff;                                                  //Disable TWI IRQs
  *AT91C_TWI_CR = AT91C_TWI_STOP;                                               //Send stop condition
  timeout = 50000;
  while((*AT91C_AIC_IPR & (1<<AT91C_ID_TWI)) && timeout--)                      //Wait for cleared AT91C_ID_TWI in AT91C_AIC_IPR
    *AT91C_AIC_ICCR = (1<<AT91C_ID_TWI);                                        //Clear IRQ in AIC  
  *AT91C_TWI_IER = (1<<0);
  if(timeout == 0)
     return TWI_IRQTIMEOUT_CLEAR;                                               //IRQ not clear
  dummy = *AT91C_TWI_RHR;
  dummy = dummy;
  timeout = 10000000;
  while(!(*AT91C_TWI_SR & AT91C_TWI_TXCOMP) && timeout--);                      //Wait for TXCOMP in TWI_SR
  dummy = *AT91C_TWI_SR;
  dummy = dummy;
  if(timeout == 0)
    return TWI_TIMEOUT_STOP;                                                    //Exit on TWI error
  return 0;
}

twi_init / AT91F_SetTwiClock

Die Funktionen müssen noch etwas verändert werden. Desweiteren muss eine

void dummy_irq(void){}

funktion erstellt werden um dem AIC einen Handler zu geben..

//*=========================================================
//*		INIT
//*=========================================================
//*----------------------------------------------------------------------------
//* \fn    AT91F_SetTwiClock
//* \brief Initialization
//*----------------------------------------------------------------------------
void AT91F_SetTwiClock(void){
  int sclock;
  /* Here, CKDIV = 1 and CHDIV=CLDIV  ==> CLDIV = CHDIV = 1/4*((Fmclk/FTWI) -6)*/

  sclock = (10*MCK /AT91C_TWI_CLOCK);
  if (sclock % 10 >= 5)
    sclock = (sclock /10) - 5;
  else
    sclock = (sclock /10)- 6;
  sclock = (sclock + (4 - sclock %4)) >> 2;	// div 4
  AT91C_BASE_TWI->TWI_CWGR  = ( 1<<16 ) | (sclock << 8) | sclock;
}


//*----------------------------------------------------------------------------
//* \fn    AT91F_TWI_Open
//* \brief Initializes TWI device
//*----------------------------------------------------------------------------
void AT91F_TWI_Open(void){
  // Configure TWI PIOs
  AT91F_TWI_CfgPIO ();
  
  // Configure PMC by enabling TWI clock
  AT91F_TWI_CfgPMC ();

  // Configure TWI in master mode
  AT91F_TWI_Configure (AT91C_BASE_TWI);

  // Set TWI Clock Waveform Generator Register
  AT91F_SetTwiClock();
  
  //TWI NACK Bug workaround
  AT91F_AIC_ConfigureIt (     AT91C_BASE_AIC,
                              AT91C_ID_TWI,
                              7,
                              AT91C_AIC_SRCTYPE_INT_POSITIVE_EDGE,
                              dummy_irq);
  *AT91C_TWI_IER = (1<<0);
  *AT91C_TWI_CR = AT91C_TWI_MSEN;
}

twi_read

//*----------------------------------------------------------------------------
//* \fn    twi_read
//* \brief Read one or more byte from a TWI device
//*----------------------------------------------------------------------------
unsigned char twi_read(unsigned char dev_adr,                                   // slave address
                       unsigned char mem_adr,                                   // internal memory address
                       unsigned char *data,                                     // datapointer for the return data
                       unsigned char n_byte){                                   // count of bytes to read
  unsigned int timeout = 0;
  unsigned char counter;
  timeout = 0;
  *AT91C_TWI_CR = AT91C_TWI_MSEN;                                                 //Enable the TWI Master Mode
  *AT91C_TWI_IADR = mem_adr;                                                    //Set the TWI Slave memory address
  *AT91C_TWI_MMR = ((dev_adr<<16)                                               //Slave address
                    | AT91C_TWI_MREAD                                           //Master read mode
                    | AT91C_TWI_IADRSZ_1_BYTE);                                 //Slave internal addtess site 1 byte
  *AT91C_TWI_CR = AT91C_TWI_START;                                              //Send the start condition slave address and set read mode
  while(!(*AT91C_AIC_IPR & (1<<AT91C_ID_TWI))){                                 //TX Complete TWI irq polling
    timeout++;
    if(timeout >= 10000000){
      twi_stop();
      return TWI_TXTIMEOUT;                                                     //Exit on TXCOMP timeout
    }
  }
  twi_nack_wait();
  if(*AT91C_TWI_SR & AT91C_TWI_NACK){                                           //Slave exist and send ACK?
    twi_stop();
    return TWI_NACK;                                                            //Exit on NACK
  }
  counter = 0;
  while(n_byte--){                                                              //Recive
    timeout = 0;
    while((!(*AT91C_TWI_SR & AT91C_TWI_RXRDY))){                                //Wait for data redady
      timeout++;
      if(timeout>=1000000){
        twi_stop();
        return TWI_TXTIMEOUT_READ;                                              //Exit on RXRDY timeout
      }
    }
    *(data+(counter++)) = *AT91C_TWI_RHR;                                       //Read data
  }
  twi_stop();
  return 0;
}

twi_write

//*----------------------------------------------------------------------------
//* \fn    twi_write
//* \brief Read one or more byte from a TWI device
//*----------------------------------------------------------------------------
unsigned char twi_write(unsigned char dev_adr,                                  // slave address
                       unsigned char mem_adr,                                   // internal memory address
                       unsigned char *data,                                     // datapointer for the return data
                       unsigned char n_byte){                                   // count of bytes to read
  unsigned int timeout = 0;
  unsigned char counter;
  timeout = 0;
  *AT91C_TWI_CR = AT91C_TWI_MSEN;                                               //Enable the TWI Master Mode
  *AT91C_TWI_IADR = mem_adr;                                                    //Slave address
  *AT91C_TWI_MMR = ((dev_adr<<16)                                               //Set the TWI Slave memory address
                    | AT91C_TWI_IADRSZ_1_BYTE);                                 //Master read mode
  *AT91C_TWI_CR = AT91C_TWI_START;                                              //Send the start condition slave address and set write mode
  while(!(*AT91C_AIC_IPR & (1<<AT91C_ID_TWI))){                                 //TX Complete TWI irq polling
    timeout++;
    if(timeout >= 100000){
      twi_stop();
      return TWI_TXTIMEOUT;                                                     //Exit on TXCOMP timeout
    }
  }
  twi_nack_wait();
  if(*AT91C_TWI_SR & AT91C_TWI_NACK){                                           //Slave exist and send ACK?
    twi_stop();
    return TWI_NACK;
  }
  counter = 0;
  while(n_byte--){                                                              //Writeloop
    timeout = 0;
    *AT91C_TWI_THR = *(data+(counter++));                                       //Write data
    while((!(*AT91C_TWI_SR & AT91C_TWI_TXRDY))){                                //Wait for txready
      timeout++;
      if(timeout>=1000000){
        twi_stop();
        return TWI_TXTIMEOUT_READ;                                              //Exit on RXRDY timeout
      }
    }
  }
  twi_stop();
  return 0;
}

twi_scan

//*----------------------------------------------------------------------------
//* \fn    twi_scan
//* \scan the bus for twi slaves
//*----------------------------------------------------------------------------
unsigned char twi_scan(unsigned char *data){                                     // datapointer for the return data
  unsigned int timeout = 0;
  unsigned char mem_adr = 0x01;
  unsigned char i, counter;
  for(i = 0; i <= 0xFE; i++){
    timeout = 0;
    *AT91C_TWI_CR = AT91C_TWI_MSEN;                                                 //Enable the TWI Master Mode
    *AT91C_TWI_IADR = mem_adr;                                                    //Set the TWI Slave memory address
    *AT91C_TWI_MMR = ((i<<16)                                               //Slave address
                      | AT91C_TWI_MREAD                                           //Master read mode
                      | AT91C_TWI_IADRSZ_1_BYTE);                                 //Slave internal addtess site 1 byte
    *AT91C_TWI_CR = AT91C_TWI_START;                                              //Send the start condition slave address and set read mode
    while(!(*AT91C_AIC_IPR & (1<<AT91C_ID_TWI))){                                 //TX Complete TWI irq polling
      timeout++;
      if(timeout >= 10000000){
        twi_stop();
        return TWI_TXTIMEOUT;                                                     //Exit on TXCOMP timeout
      }
    }
    twi_nack_wait();
    if(*AT91C_TWI_SR & AT91C_TWI_NACK){                                           //Slave exist and send ACK?
      counter++;
      *(data+counter) = i;
    }
    twi_stop();
  }
  return 0;
}


twi_read_lm75

//*----------------------------------------------------------------------------
//* \fn    twi_read_lm75
//* \brief Read the temprature of an lm75 sensor
//*----------------------------------------------------------------------------
unsigned char twi_read_lm75(unsigned char dev_adr,                              // slave address
                            unsigned char dev_res,                              // device resulution
                            unsigned char *data){                               // datapointer for the return data

  unsigned char error, temp[3];
  unsigned int milli;
  
  data[0] = dev_res;
  if(error = twi_write(dev_adr, 0x1, data, 1))
    return error;
  
  if(error = twi_read(dev_adr, 0x0, temp, 2))
    return error;
  temp[2] = temp[0];

  milli = (((temp[1] & 0xf0) >> 4) * 625)/100;

  
  data[20]= temp[2];
  data[21]= milli;
  
  sprintf((char *) data,
          "%s%i,%02i°C ",
          (temp[2]&0x40)?"-":"+",
          temp[0] & 0x7f, milli);
  return 0;
}