Бібліотека AVR для роботи з шиною I2C та з годинником реального часу PCF8583. Бібліотека AVR для роботи з шиною I2C та з годинником реального часу PCF8583 Альтернативна бібліотека для роботи з i2c дисплеєм

Wire.requestFrom(address, quantity) — Використовується майстром для запиту байтів від керованого пристрою. Ці байти може бути отримано з допомогою методів available() і read() . Розмір буфера такий самий 32 байти.

• address : 7-бітна адреса пристрою, у якого запитуються байти;
• quantity : кількість байтів, що запитуються;

Wire.available()— Повертає кількість байтів, доступних для отримання за допомогою read().

Ну і приклад із записом у пам'ять рядка «Hello Word»:

#include #define EEPROM_ADDRESS 0x53 word address = 0; char data_send = "Hello Word"; void setup() ( Wire.begin(); // Serial.begin(9600); Serial.print("Write byte to EEPROM memory..."); Serial.println (data_send); Wire.beginTransmission(EEPROM_ADDRESS); Wire.write(address >> 8); Wire.write(address & 0xFF); Wire.write(data_send); delay(10); Serial.println("Read byte from EEPROM memory..."); Wire.endTransmission(); if (status == 0)Serial.println ("Ок"); // stop transmitting Wire.requestFrom(EEPROM_ADDRESS, (byte)10); byte data = 0; i<10 ;i++) { if (Wire.available()) { data = Wire.read(); } Serial.write (data); } } void loop() { }

Організація пам'яті:

Так як в данихдописах про це написано неясно. Я на практиці намагався розібратися із цим. У datasheet написано що пам'ять мікросхеми організована як 512 сторінок по 64 байта. Що це означає? Якщо ми захочемо записати більше 64 байт відразу, скажімо за адресою 0x40 (адреса початок другої сторінки), при виході адреси за межі сторінки внутрішній лічильник мікросхеми скине адресу на початок сторінки. А зайві байти будуть записані на початок сторінки і зітруть дані, які були там записані.

Для читання таких обмежень немає, в даташіпі написано тільки те, що коли ви досягнете кінця адрес вас автоматично перекине на початок (адреса 0х00).

На цьому я думаю все. Ви, звичайно, можете завантажити вже готову бібліотеку для EEPROM, думаєте зможете і написати свою. Головне ми розібралися в основному принципі роботи.

Опис бібліотеки Wire

Дана бібліотека дозволяє вам взаємодіяти з I2C/TWI пристроями. На платах Arduino з компонуванням R3 (розпинання 1.0) SDA (лінія даних) та SCL (лінія тактового сигналу) знаходяться на висновках біля виводу AREF. Arduino Due має два I2C/TWI інтерфейси: SDA1 і SCL1 знаходяться біля виводу AREF, а додаткові лінії знаходяться на висновках 20 та 21.

У таблиці нижче показано, де розташовані TWI висновки різних платах Arduino.

Починаючи з Arduino 1.0, ця бібліотека успадковує функції Stream, що робить її сумісною з іншими бібліотеками читання/запису. Через це send() та receive() були замінені на read() та write() .

Примітка

Існують 7- та 8-бітні версії адрес I2C. 7 бітів ідентифікують пристрій, а восьмий біт визначає, чи йде запис або читання. Бібліотека Wire використовує 7 бітові адреси. Якщо у вас є технічний опис або приклад коду, де використовується 8-бітна адреса, вам потрібно відкинути молодший біт (тобто зрушити значення на один біт праворуч), отримавши адресу від 0 до 127. Однак адреси від 0 до 7 не використовуються , оскільки зарезервовані, тому першою адресою, яка може бути використана, є 8. Зверніть увагу, що при підключенні висновків SDA/SCL необхідні резистори, що підтягують. Докладніше дивіться приклади. На платі MEGA 2560 є резистори, що підтягують, на висновках 20 і 21.

Опис методів

Wire.begin()

Ініціалізує бібліотеку Wire та підключається до шини I2C як ведучий (майстер) або ведений. Як правило, має викликатися лише один раз.

Синтаксис

Wire.begin(address)

Параметри

address: 7-бітна адреса веденого пристрою (необов'язково); якщо не заданий, плата підключається до шини як майстер.

Значення, що повертається

приклад

Приклади для керованого пристрою дивіться в прикладах до методів onReceive() та onRequest() . Приклади для провідного пристрою дивіться у прикладах до інших методів. .

Wire.requestFrom()

Використовується майстром для запиту байтів від керованого пристрою. Ці байти може бути отримано з допомогою методів available() і read() .

Якщо цей аргумент дорівнює true, то requestFrom() після запиту посилає повідомлення STOP, звільняючи шину I2C.

Якщо цей аргумент дорівнює false, то requestFrom() після запиту надсилає повідомлення RESTART. Шина не звільняється, що заважає іншому пристрої-майстру влізти між повідомленнями. Це дозволяє одному провідному пристрою посилати кілька запитів, доки він контролює шину.

Синтаксис

Wire.requestFrom(address, quantity)

Wire.requestFrom(address, quantity, stop)

Параметри

• address: 7-бітна адреса пристрою, у якого запитуються байти;
• quantity: кількість байтів, що запитуються;
• stop: boolean. true посилає повідомлення STOP після запиту. false посилає повідомлення RESTART після запиту, зберігаючи активне з'єднання.

byte: кількість байтів, повернутих від веденого пристрою.

приклад

Wire.beginTransmission()

Починає передачу на ведений I2C пристрій із заданою адресою. Після нього послідовність байтів передачі ставиться у чергу з допомогою функції write() , та його передача з допомогою виклику endTransmission() .

Синтаксис

Wire.beginTransmission(address)

Параметри

address: 7-бітна адреса пристрою, на яку необхідно передати дані.

Значення, що повертається

приклад

Wire.endTransmission()

Завершує передачу на ведений пристрій, яка була розпочата методом beginTransmission() і передає байти, які були поставлені в чергу методом write().

Для сумісності з певними пристроями I2C, починаючи з Arduino 1.0.1, requestFrom() приймає аргумент логічного типу даних, що змінює його поведінку.

Якщо цей аргумент дорівнює true, то requestFrom() після передачі посилає повідомлення STOP, звільняючи шину I2C.

Якщо цей аргумент дорівнює false, то requestFrom() після передачі посилає повідомлення RESTART. Шина не звільняється, що заважає іншому пристрої-майстру влізти між повідомленнями. Це дозволяє одному провідному пристрою посилати кілька передач, доки він контролює шину.

За умовчанням цей аргумент дорівнює true.

Синтаксис

Wire.endTransmission()

Wire.endTransmission(stop)

Параметри

stop: boolean. true посилає повідомлення STOP після передачі. false посилає повідомлення RESTART після передачі, зберігаючи активне з'єднання.

Значення, що повертається

byte , який вказує на стан передачі:

• 0: успіх;
• 1: дані надто довгі для заповнення буфера передачі;
• 2: прийнятий NACK під час передачі адреси;
• 3: прийнятий NACK під час передачі даних;
• 4: решта помилок.

Дивіться приклад до методу write().

Wire.write()

Записує дані від веденого пристрою у відповідь на запит від провідного пристрою, або ставить у чергу байти для передачі від майстра до веденого пристрою (між викликами beginTransmission() та endTransmission()).

Синтаксис

Wire.write(value)

Wire.write(string)

Wire.write(data, length)

Параметри

• value: значення передачі, один байт.
• string: рядок передачі, послідовність байтів.
• data: масив даних передачі, байти.
• length: кількість байтів передачі.

byte: write() повертає кількість записаних байтів, хоча читання цієї кількості не обов'язково.

Приклад #include byte val = 0; void setup() ( Wire.begin(); // підключитися до шини i2c ) void loop() ( Wire.beginTransmission(44); // передача на пристрій #44 (0x2c) // адресу пристрою заданий у технічному описі Wire. write(val); // відправити байт значення Wire.endTransmission(); // зупинити передачу val++; // збільшити значення if(val == 64) // якщо сягнули 64-го значення (max) ( val = 0; // почати з початку) delay (500);

Wire.available()

Повертає кількість байтів, доступних отримання за допомогою read() . Цей метод повинен викликатись на провідному пристрої після виклику requestFrom() або на веденому пристрої всередині обробника onReceive() .

Синтаксис

Wire.available()

Параметри

Значення, що повертається

Кількість байт, доступних для читання.

приклад

Дивіться приклад до методу read().

Wire.read()

Зчитує байт, який був переданий від веденого пристрою до ведучого після виклику requestFrom() , або який був переданий від провідного пристрою до веденого.

Синтаксис

Параметри

Значення, що повертається

byte: черговий байт прийнятий.

Приклад #include byte val = 0; void setup() ( Wire.begin(); // підключитися до шини i2c (адреса для майстра не обов'язковий) Serial.begin(9600); // налаштувати послідовний порт для виведення ) void loop() ( Wire.requestFrom(2, 6);// запитати 6 байтів від веденого пристрою #2 while(Wire.available()) // ведений пристрій може надіслати менше, ніж запрошено (char c = Wire.read(); // прийняти байт як символ Serial.print (c); // надрукувати символ ) delay(500);

Wire.setClock()

Змінює тактову частоту зв'язку по шині I2C. У ведених I2C пристроїв немає мінімальної робочої тактової частоти, проте зазвичай використовується 100 кГц.

Синтаксис

Wire.setClock(clockFrequency)

Параметри

clockFrequency: значення частоти (в герцах) тактового сигналу. Приймаються значення 100000 (стандартний режим) та 400000 (швидкий режим). Деякі процесори також підтримують 10000 (низькошвидкісний режим), 1000000 (швидкий режим плюс) та 3400000 (високошвидкісний режим). Щоб переконатися, що необхідний режим підтримується, зверніться до документації на конкретний процесор.

Значення, що повертається

Wire.onReceive()

Реєструє функцію, яка буде викликатися, коли керований пристрій приймає передачу від майстра.

Синтаксис

Wire.onReceive(handler)

Параметри

handler: функція, яка повинна буде викликатись, коли ведений пристрій приймає дані; вона повинна приймати один параметр int (кількість байтів, прочитаних від майстра) і нічого не повертати, тобто:

void myHandler(int numBytes)

Значення, що повертається

приклад

#include void setup() ( Wire.begin(8); // підключитися до i2c шини з адресою #8 Wire.onReceive(receiveEvent); // зареєструвати обробник події Serial.begin(9600); // налаштувати послідовний порт для виведення ) void loop() ( delay(100); ) // функція, яка буде виконуватися щоразу, коли від майстра приймаються дані // дана функція реєструється як обробник події, дивіться setup() void receiveEvent(int howMany) ( while (1< Wire.available()) // пройтись по всем до последнего { char c = Wire.read(); // принять байт как символ Serial.print(c); // напечатать символ } int x = Wire.read(); // принять байт как целое число Serial.println(x); // напечатать число }

Wire.onRequest()

Реєструє функцію, яка буде викликатись, коли майстер запитує дані від веденого пристрою.

Синтаксис

Wire.onRequest(handler)

Параметри

handler: функція, яка повинна буде викликатись, вона не приймає параметрів і нічого не повертає, тобто:

void myHandler()

Значення, що повертається

приклад

Код для плати Arduino, що працює як ведений пристрій:

#include void setup() ( Wire.begin(8); // підключитися до i2c шини з адресою #8 Wire.onRequest(requestEvent); // зареєструвати обробник події ) void loop() ( delay(100); ) // функція, яка буде виконуватися щоразу, коли майстром будуть // запитані дані // дана функція реєструється як обробник події, дивіться setup() void requestEvent() ( Wire.write("hello "); // відповісти повідомленням )

Мені потрібно було зробити годинник на основі мікросхеми, що має I 2 C інтерфейс. Мікросхема RTC, т.зв. "годинник реального часу" PCF8583.

Усередині мікросхеми розташовані: годинник, будильник, таймер, календар (кривий) і 240 байт оперативної пам'яті, куди можна записувати будь-яку інформацію, яку тільки заманеться. Оперативна пам'ять це дуже корисна штука, на відміну від флеш-пам'яті, оперативна пам'ять не має обмежень за кількістю циклів перезапису, і в неї можна зберігати якісь дані, налаштування, скільки завгодно часто.

Але була одна проблемка - писати код страшно не хотілося, і я вирішив знайти готовий код в інтернеті. Як пізніше з'ясувалося, знайти "на свою голову". Завантажив приклад роботи з I 2 C, підправив, прошив мікроконтролер. Чи не запрацювало. Став колупати код, шукати причину непрацездатності… і жахнувся!! Запис у деяких випадках велася на весь порт відразу, а не в конкретні біти. Таким чином, якщо на порт ще щось повісити, наприклад, дисплей, то швидше за все, воно працювати не буде. Також неправильно було реалізовано читання даних по шині (без генерацій умови закінчення прийому або просто без NACK). Але це пів-біди. Основна проблема в іншому. Найчастіше автор коду виставляв у порт логічну "1", а як ми знаємо, шина I 2 C управляється "притягуванням" висновків SDA та SCL до загального дроту. А логічна «1» на шині, у свою чергу, формується рахунок підтяжки до плюсу живлення резисторами на 4,7 кілоом. Таким чином, якщо на виході мікроконтролера виставити логічну «1», а ведений пристрій «притягне» цей вихід до спільного дроту, то «ба-бах» вийде коротке замикання. Мені це дуже не сподобалося, і я вирішив винайти свій велосипед написати свою бібліотеку, а вірніше навіть дві бібліотеки: одна для роботи з шиною I 2 C, а інша безпосередньо для роботи з годинником реального часу PCF8583. Так, до речі, код написаний у .

Для того щоб підключити бібліотеку I 2 C до проекту, потрібно прописати її через include, як на картинці, а також скопіювати бібліотеку в папку з проектом.

Після цього необхідно відкрити файл "i2c.h", і вказати ніжки мікроконтролера, які будуть виступати в ролі шини I 2 C. За замовчуванням шина налаштована на ніжки PC0 (SCL) і PC1 (SDA). А налаштування робиться ось тут:

Все, бібліотеку I2C ми підключили, ніжки налаштували, бібліотека готова до роботи. Приклад використання:

I2c_init(); // Ініціалізація шини I2C i2c_start_cond(); // старт шини i2c_send_byte (0xA0); // адресу пристрою, що висить на шині i2c_send_byte (0x10); // байт даних, який записуємо до пристрою i2c_send_byte (0x10); // ще один байт даних, який записуємо у пристрій i2c_stop_cond(); // стоп шини

Після стоп-умови ми можемо перевірити, чи все у нас в порядку з шиною I 2 C. Для цього потрібно прочитати змінну «i2c_frame_error». Якщо все нормально, то в ній буде 0. Якщо один із висновків шини не «підтягнувся» до живлення, і логічна «1» не встановилася на шині, то бібліотека генерує помилку і записує в змінну «i2c_frame_error» циферку 1. Читати змінну « i2c_frame_error» потрібно після стоп-умови. На малюнку нижче продемонструю, як працює контроль помилки:

Тепер займемося підключенням бібліотеки годинника реального часу PCF8583. Для цього потрібно зробити ті ж дії. Скопіюємо в папку з проектом файл "PCF8583.h" і пропишемо його в include, як на фото:

Готово. Бібліотека годинника реального часу PCF8583 підключена. Вона не потребує будь-яких налаштувань, тому можна відразу приступати до читання часу та дати з мікросхеми. Звертаю увагу, що бібліотека PCF8583 працює за допомогою бібліотеки I2C, тому якщо хочемо працювати з PCF8583, потрібно підключити обидві бібліотеки!

Приклад використання бібліотеки (запис та читання часу та дати):

// Ініціалізація шини I2C i2c_init(); // Підготовляємо час та дату для запису в мікросхему PCF8583 PCF_hour=23; // 23 години PCF_min = 59; // 59 хвилин PCF_day=31; // 31 число PCF_month=12; // 12 місяць – грудень PCF_year=0; // Рік (0 - не високосний) PCF_weekday = 6; // 6 день тижня (неділя) // Записуємо час та дату в мікросхему PCF8583 PCF_write_hh_mm_ss(); // Зчитуємо час та дату з мікросхеми PCF8583 PCF_read_hh_mm_ss(); Приклад роботи з оперативною пам'яттю (запис та читання) // Підготовляємо 5 байт для запису в мікросхему PCF8583 PCF_data_ram_1=255; // байт 1 PCF_data_ram_2=255; // байт 2 PCF_data_ram_3=255; // байт 3 PCF_data_ram_4=255; // байт 4 PCF_data_ram_5=255; // байт 5 // Записуємо 5 байт у мікросхему PCF8583 PCF_write_ram(); // Зчитуємо 5 байт із мікросхеми PCF8583 PCF_read_ram();

Читання з мікросхеми ще простіше – достатньо викликати функціюPCF_ read_ hh_ mm_ ss() після чого час і дата з'являться в змінних, звідки їх тільки забирай. Для читання оперативної пам'яті відповідно використовуємо функціюPCF_ read_ ram() після чого дані забираємо до зміннихPCF_ data_ ram_ N

Ось список змінних, де і що зберігається:

// час та дата PCF_hour = 0; // час, годинник (від 0 до 23, захист від переповнення під час запису та читання) PCF_min=0; // час, хвилини (від 0 до 59, захист від переповнення під час запису та читання) PCF_sec=0; // час, секунди (тільки читання, під час запису скидаються в 00) PCF_day=0; // день (від 1 до 31, захист від переповнення під час запису та читання) PCF_weekday=0 // день тижня (0-понеділок; 6-неділя, захист від переповнення під час запису та читання) PCF_month=0; // Місяць (від 1 до 12, захист від переповнення при записі та читанні) PCF_year=0; // рік (0-високосний; 1,2,3-невисокосний, захист від переповнення при записі та читанні) // оперативна пам'ять PCF_data_ram_1; //Дані (ОЗУ PCF8583), байт 1 PCF_data_ram_2; //Дані (ОЗУ PCF8583), байт 2 PCF_data_ram_3; //Дані (ОЗУ PCF8583), байт 3 PCF_data_ram_4; //Дані (ОЗУ PCF8583), байт 4 PCF_data_ram_5; // Дані (ОЗП PCF8583), байт 5

Тепер розповім про захист від переповнення. Допустимо, ми забули підключити мікросхему. Прочитаємо дані з мікросхеми, і ... прочитається байт 11111111, або число 255. Вся справа в тому, що в основі шини I 2 C лежать 2 резистора, що підтягують, ось вони те і видають нам логічні «одинички» якщо мікросхема не підключена. Для захисту від подібних випадків, у бібліотеці PCF8583 я зробив захист від переповнень, який стежить за тим, щоб годинник не показував вам 62 години 81 хвилину… Наявність переповнення можна простежити, прочитавши змінну PCF_overflow. Якщо в ній 0, значить помилок переповнення не було. Якщо в ній 1 або більше, то помилки переповнення є. Читати змінну «PCF_overflow» потрібно після функції читання дати та часуPCF_ read_ hh_ mm_ ss()

Для наочності проект AVR Studio 6 під ATmega32 додається. Перекомпілювати можна під будь-який AVR. У проекті також підключив дисплей для візуального контролю. При подачі живлення мікроконтролер встановлює 23 години 59 хвилин, 31 грудня, Неділя. І за хвилину стає 00 годин 00 хвилин, 1 січня, Понеділок.

Тепер розповім, чому я говорив про "кривий" календар цієї мікросхеми. Справа в тому, що мікросхема не вміє зберігати поточний календарний рік, а зберігає лише прапор високосного року. Коротше кажучи:
0 – високосний рік
1 – не високосний рік
2 – не високосний рік
3 – не високосний рік

І так за циклом 0-1-2-3-0-1-2-3-0…

Загалом, щоб зробити нормальний календар, потрібно реалізовувати програмний розрахунок та збереження року, наприклад, у ту ж оперативну пам'ять PCF8583, але це не зручно. А головне, що за знеструмленої схеми пам'ять, на жаль, ніхто не перезапише...

Також додаю наприкінці статті невеликий відеозвіт. У програмуванні я можна сказати новачок, хоч і програмую вже 3 роки (помалу), за код суворо не судіть, якщо є якісь доповнення та зауваження, пишіть, виправлятимемо. Всім вдалих саморобок!

Список радіоелементів

Why another I2C library?

The standard I2C library для Arduino is the Wire library . While this library is sufficient most of the time, there are situations when it cannot be used:

• I2C pins A4/A5 (або SDA/SCL) є в тому випадку, якщо інші purposes,
• code shall run on both ATmega processor with 16 MHz and ATtiny processor with 1 MHz ,
• ви є short on memory (flash and RAM).

Features

• compatible with all 8-bit AVR MCUs
• can make use of almost any pin
• clock stretching (by slaves) supported
• timeout on clock stretching
• timeout on ACK polling for busy devices (new!)
• internal MCU pullup resistors can be used (new!)
• дуже lightweight (250 bytes of flash і 0 byte of RAM, except for call stack)
• very fast (standard and fast mode on UNO, 33 kHz with 1 MHz CPU clock)
• Optional Wire library compatible interface
• no bus arbitration (i.e., лише один master allowed on bus)
• supports only master mode
• GPL license

Using the library

Alternative Interface

Meanwhile, я маю писемний брокер навколо SoftI2CMaster що emulates the Wire library (master mode only). Це інший C++-header файл, який називається SoftWire. Directly after this include statement you need to create a Wire instance.

Цей розділ sacrifices є деякими зразками оригіналу, в особливих його малого друку, але їсти потрібні, якщо ви потребуєте відшкодування оригіналу. Наступні table lists the memory requirements.