Question

我一直试图让我的ATTINY85进行bit-bang I2C（读/写）。我有以下配置：

PB0 = SDA
PB1 = LED
PB2 = SCL

我能够毫无问题地编写，但是只有在读取循环中有'delay（）'函数时，才能读取，所以这么好：

char i2c_read(void)
{
    uint8_t B = 0;
    DDRB &= 0b11111110; // switch PB0 to input

    for ( int bit = 0; bit < 0x08; bit++ )
    {        
        delay(); // <--!!!!!!!!! the root of all evil

        SIGNAL_HIGH( PORT_SCL );

        B <<= 1;

        if( PINB & (1 << PB0 ) )
        {
            B |= 1;              
        } 
        else
        {
            B |= 0;              
        }

        SIGNAL_LOW( PORT_SCL );
    }

    DDRB |= 0b00000001; // switch PB0 as output

    i2c_nack();

    return B;
}

如果我删除延迟（），I2C不再工作，我无法从设备读取（设备没有响应）。似乎逻辑，但我想删除延迟（）的原因是因为它实际上不是'真正的'延迟，它只是打开和关闭不同引脚（PB1）上的LED，I2C线路在PB0和PB2上

_delay_ms太慢了，所以我只是打开和关闭PB1引脚，以便稍微延迟，这是唯一的工作方式。这是我的延迟功能的内容，如果我这样离开它，一切都很好：

void delay()
{
    LED_ON();
    LED_OFF();
}

void LED_ON( void )
{
    PORTB |= 0b00000010; // PB1
}

void LED_OFF( void )
{
    PORTB &= 0b11111101; // PB1
}

我怀疑我可能“钉”了一个完美的延迟，这会产生另一个设备所需的适当信号长度，所以我尝试使用for循环和示波器进行相同的延迟：

void delay()
{
   for( int i=0; i<20; i++){ }
}

没有运气，I2C读取停止工作..

然后我决定将LED切换到另一个PIN并完全离开PB1以查看它是否与延迟相关或引脚/电路相关：

void delay()
{
    LED_ON();
    LED_OFF();
}

void LED_ON( void )
{
    PORTB |= 0b00001000; // PB3
}


void LED_OFF( void )
{
    PORTB &= 0b11110111; // PB3
}

奇怪的是，I2C再次停止工作！它只有在我把PB1设为高/低时才有效。我仍然无法理解我是否碰巧确定了所需的完美延迟，而恰好是转动PB1比转动PB3花费更少的时间，或者它与电路本身有关并且LED做了某种拉动 - 在I2C上启动/下拉功能（原谅我的无知，我是初学者），但PB1根本没有连接到I2C线路。

任何人都可以详细说明为什么只有当我打开/关闭PB1而不是真正的延迟时才能正常工作？谢谢！

完整来源：

#define PORT_SDA PB0
#define PORT_SCL PB2

#define SIGNAL_HIGH(PORT) PORTB |=  ( 1 << PORT )
#define SIGNAL_LOW(PORT)  PORTB &= ~( 1 << PORT )

void delay();
void LED_ON(void);
void LED_OFF(void);

void i2c_init(void);
void i2c_start(void);
char i2c_read(void);
void i2c_stop(void);
void i2c_nack(void);
void i2c_ack(void);
void i2c_ack_slave(void);
void i2c_write(uint8_t byte);

void i2c_init()
{
    DDRB = 0b00000010; // TODO: should be removed once the weird delay issue is solved
    DDRB |= ( 1 << PORT_SDA );
    DDRB |= ( 1 << PORT_SCL );
}

void i2c_start( void )
{
    SIGNAL_LOW(  PORT_SCL );
    SIGNAL_HIGH( PORT_SDA );
    SIGNAL_HIGH( PORT_SCL );
    SIGNAL_LOW(  PORT_SDA );
    SIGNAL_LOW(  PORT_SCL );
}

void i2c_stop( void )
{
    SIGNAL_LOW(  PORT_SCL );
    SIGNAL_LOW(  PORT_SDA );
    SIGNAL_HIGH( PORT_SCL );
    SIGNAL_HIGH( PORT_SDA );
}

void i2c_ack(void)
{
   SIGNAL_LOW(  PORT_SDA );
   SIGNAL_HIGH( PORT_SCL );
   SIGNAL_LOW(  PORT_SCL );
   SIGNAL_HIGH( PORT_SDA );
}

void i2c_nack(void)
{
   SIGNAL_HIGH( PORT_SDA );
   SIGNAL_HIGH( PORT_SCL );
   SIGNAL_LOW(  PORT_SCL );
}

void i2c_ack_slave(void)
{
    SIGNAL_HIGH( PORT_SCL );
    SIGNAL_LOW( PORT_SCL );
}

void i2c_write(uint8_t byte)
{
    uint8_t bit;

    for ( bit = 0; bit < 0x08; bit++ )
    {
        if( ( byte << bit ) & 0x80 )
            SIGNAL_HIGH( PORT_SDA );
        else
            SIGNAL_LOW( PORT_SDA );

        SIGNAL_HIGH( PORT_SCL );
        SIGNAL_LOW( PORT_SCL );
    }

    // Clear both lines (needed?)
    SIGNAL_LOW( PORT_SCL );
    SIGNAL_LOW( PORT_SDA );

    i2c_ack();
}

char i2c_read(void)
{
    uint8_t B = 0;
    DDRB &= 0b11111110; // switch PB0 to input

    for ( int bit = 0; bit < 0x08; bit++ )
    {        
        delay(); // <-- the root of all evil

        SIGNAL_HIGH( PORT_SCL );

        B <<= 1;

        if( PINB & (1 << PB0 ) )
        {
            B |= 1;              
        } 
        else
        {
            B |= 0;              
        }

        SIGNAL_LOW( PORT_SCL );
    }

    DDRB |= 0b00000001; // switch PB0 as output

    i2c_nack();

    return B;
}


void delay()
{
    LED_ON();
    LED_OFF();
}


void LED_ON( void )
{
    PORTB |= 0b00000010;
}


void LED_OFF( void )
{
    PORTB &= 0b11111101;
}

Answer 1

I2c定义了许多信号的最小时序 - 这里重要的是SCL的高电平和低电平时间 - SCL在下一次转换到相反状态之前应该保持稳定的时间。这些时序典型值约为5μs，具体数据应从数据表中获取。

read循环结束时的循环需要2到3条指令，具体取决于编译器的作用。 AVR指令，取决于你的时钟速率，大约需要200ns，所以（没有延迟）SCL低约600ns，给予或接受 - 这太短了，至少显然对于你的特定“其他终端设备”。

在被调用函数中插入函数调用和端口访问时，插入了足够的指令以使SCL保持低电平足够长的时间以正常工作。

在你的代码中，HIGH时间并不是问题所在，因为你让AVR在SCL为高电平时执行更多指令 - 显然，有足够的时间让你的SCL保持足够长的时间。

您在延迟功能中切换端口引脚的事实与此无关 - 唯一的相关性是您需要在SCL较低时花一些时间。显然，你目前所做的是浪费一个端口引脚只是花一些时间等待 - 使用delay_us，试验延迟而不是那个。但请查看“另一端”的数据表，了解所需的确切时间，4-5μs应该没问题。

为什么你的延迟循环不起作用？它最有可能被编译器优化掉，它认识到你没有在那个空循环中做一些相关的事情。

理想情况下，您应该尝试在SCL的HIGH阶段的中间读取SDA - 使用8位的非滚动循环和一些delay_us传播应该可以正常工作。

读取时出现I2C奇怪的延迟问题

1 个答案: