1、 第9章 UART及 IIC、IIS、SPI總線接口2022-6-82本章重點本章重點: S3C2410A UART概述；UART操作；UART特殊功能寄存器；UART與RS-232C接口連接舉例；UART與紅外收發器連接舉例。 S3C2410A IIC總線接口概述；IIC總線接口組成與操作方式中的功能關系；IIC總線接口4種操作方式的操作流程圖；IIC總線接口特殊功能寄存器；IIC總線接口程序舉例。 S3C2410A IIS總線接口概述；IIS總線接口組成和發送/接收方式；音頻串行接口數據格式；IIS總線接口特殊功能寄存器；IIS總線接口程序舉例。 S3C2410A SPI總線接口概述；SP

2、I總線接口組成和操作；SPI傳輸格式與DMA方式發送/接收步驟；SPI總線接口特殊功能寄存器；SPI總線接口應用舉例。2022-6-839.1 UART 9.1.1 UART概述 UART概述位于S3C2410A芯片內部的通用異步收發器（UART）提供了三個獨立的異步串行I/O（Serial I/O，SIO）端口（或通道）。每個端口能夠基于中斷或基于DMA方式操作。 換句話說，UART能夠產生中斷或DMA請求，用來在CPU（或內存）與UART之間傳輸數據。 2022-6-84使用系統時鐘時，UART能夠支持位傳輸速率最高達到230Kbps。如果外設為UART提供時鐘UEXTCLK，那么UART

3、能夠以更高的速度操作。 每個UART通道含有兩個16字節的FIFO（First In First Out，先進先出）寄存器，一個用于接收數據，一個用于發送數據。 可以對S3C2410A UART以下參數通過編程設置：波特率；通常方式或紅外（Infra Red，IR）發送/接收方式；數據格式設置：1位或2位停止位；58位數據位；奇偶校驗方式。2022-6-85 如圖9.1所示，每個UART通道含有一個波特率發生器，一個發送器，一個接收器，一個控制單元。 波特率發生器使用PCLK或UEXTCLK時鐘。2022-6-86圖9.1 UART框圖2022-6-87 發送器和接收器各有一個16字節的FIF

4、O（即緩沖區）寄存器和移位器。在FIFO方式，要發送的數據先寫入FIFO寄存器，然后復制到發送移位器，通過發送數據引腳TxDn移位輸出；而接收數據從接收數據引腳RxDn輸入并移位，然后從接收移位器復制到FIFO寄存器。在非FIFO方式，要發送的數據先寫入發送保持寄存器，然后復制到發送移位器，通過TxDn引腳移位輸出；要接收的數據通過RxDn引腳輸入并移位，然后從移位器復制到接收保持寄存器。在FIFO方式，每個緩沖區寄存器的全部16字節用作FIFO寄存器。在非FIFO方式，僅僅每個緩沖區寄存器中的1字節用作保持寄存器。2022-6-88S3C2410A中的UART有以下特點： 三個端口中每個端口

5、的數據發送/接收可以基于中斷或基于DMA方式操作，也可以基于查詢方式操作； UART通道0、1和2支持紅外通信協議IrDA1.0； UART通道0和1帶有nRTS0、nCTS0、nRTS1和nCTS1。2022-6-89 UART使用的引腳信號RxD2:0：UART接收數據輸入；TxD2:0：UART發送數據輸出；nCTS1:0：UART清除發送輸入信號；nRTS1:0：UART請求發送輸出信號；UEXTCLK： UART時鐘信號，由外部UART設備或系統提供。2022-6-8109.1.2 UART操作 UART操作包括：數據發送數據接收自動流控制中斷/DMA請求產生錯誤狀態FIFO波特率發

6、生器紅外方式2022-6-811 數據發送 發送數據幀格式是可編程的。一幀數據由1位起始位，58位數據位，1位可選擇的奇偶校驗位和1位或2位停止位組成。 數據接收與數據發送格式一樣，可編程。接收器能夠檢測溢出錯誤（overrun error）和幀錯誤（frame error）。 接收超時條件出現，指示當接收器在（接收）3個字的時間內沒有接收到任何數據，并且在FIFO方式Rx（接收）FIFO不空。2022-6-812 自動流控制 S3C2410A的UART0和UART1使用nRTS和nCTS信號，支持自動流控制（Auto Flow Control，AFC）。 非自動流控制（由軟件控制nRTS和n

7、CTS） RS-232C接口 如果用戶要通過RS-232C連接UART到調制解調器接口，nRTS、nCTS、nDSR、nDTR、nDCD和nRI信號是需要的，但是UART不支持這么多的信號。在這種情況下，用戶應該使用通用I/O端口（GPIO），由軟件控制產生這些信號。2022-6-813 中斷/DMA請求產生 S3C2410A每個UART有5種狀態信號，溢出錯誤、幀錯誤、接收緩沖區數據準備好、發送緩沖區空和發送移位器空，它們由對應的UART狀態寄存器UTRSTATn和UERSTATn表示。 與FIFO有關的中斷見表9-1(P297)。2022-6-814 UART錯誤狀態FIFO除了接收FIF

8、O，UART還有錯誤狀態FIFO。錯誤狀態FIFO指示，在接收FIFO中哪一個數據接收時有錯誤。只有當有錯誤的數據準備讀出時，錯誤中斷將被發出。 帶有錯誤的字符在未被讀出時，不產生錯誤中斷，如表9-2和圖9.3(P298)所示。 2022-6-815 波特率發生器 每個UART通道的波特率發生器（baud rate generator），為發送器和接收器提供連續的時鐘信號。用于波特率發生器的源時鐘（source clock）可以選擇S3C2410A的內部系統時鐘PCLK，或由外部UART設備、系統，通過S3C2410A引腳UEXTCLK引入，方法是通過UCONn寄存器的時鐘選擇位UCONn10

9、選擇。波特率時鐘可以通過對源時鐘（PCLK或者UEXTCLK）16分頻和對在UART波特率系數寄存器（UBRDIVn）中的16位分頻數設置得到。2022-6-816 回送方式（loop back mode）UART提供的測試方式，用于在通信連中隔離故障。TxD發送的數據經由RxD被接收到接收器。允許處理器校驗每個串口內部發送和接收的數據通路。由UART控制寄存器UCONn設置回送方式位指定。2022-6-817 紅外方式 S3C2410A UART模塊支持紅外（Infra Red，IR）方式發送和接收數據，可以在UART線控制寄存器ULCONn中通過設置紅外方式位指定。圖9.4給出了紅外方式功

10、能模塊圖。2022-6-818 在紅外方式，當發送數據位是0時，發送脈沖寬度是通常方式（非紅外方式）串行發送一位時長的3/16。在紅外接收方式，接收器必須檢出這個3/16的脈沖，并識別作為0，詳見圖9.5圖9.7(P299-300)。2022-6-8199.1.3 UART特殊功能寄存器 UART線控制寄存器 UART的3個通道各有1個線控制寄存器，分別是ULCON0、ULCON1和ULCON2，對應地址是0 x50000000、0 x50004000和0 x50008000，可讀寫，Reset值均為0 x00，推薦使用值為0 x3，具體含義見表9-3。2022-6-820表9.3 UART行

11、控制寄存器的位功能ULCONn的位功能的位功能 位位 設置設置 保留 7 保留位 紅外正常模式選擇 6 0：正常模式；1：紅外模式 奇偶校驗模式選擇 5:3 0 xx：無奇偶校驗；100：奇校驗101：偶校驗110：強制奇偶校驗校驗1；111：強制奇偶校驗校驗0 停止位選擇 2 0：每幀1個停止位；1：每幀2個停止位 發送或者接收字長設置 1:0 00：5位；01：6位；10：7位；11：8位 2022-6-821 UART控制寄存器 UART的3個通道各有1個控制寄存器，分別是UCON0、UCON1和UCON2，對應地址是0 x50000004、0 x50004004和0 x50008004

12、，可讀寫，Reset值均為0 x00，推薦使用值為0 x245，具體含義見表9-4。2022-6-822UCONn的位功能的位功能位位設置設置波特率時鐘選擇波特率時鐘選擇100：使用：使用PCLK ，UBRDIVn = （int）(PCLK / (bps x 16) -1；1：使用：使用UEXTCLK（GPH8），），UBRDIVn=（int）(UEXTCLK/(bps16)-1發送中斷請求類型發送中斷請求類型90：脈沖；：脈沖；1：電平：電平接收中斷請求類型接收中斷請求類型80：脈沖；：脈沖；1：電平：電平Rx超時中斷使能超時中斷使能70：禁止；：禁止；1：使能：使能接收錯誤狀態中斷接收錯誤

13、狀態中斷使能控制使能控制60：禁止；：禁止；1：使能：使能回送模式選擇回送模式選擇50：正常模式；：正常模式；1：回送模式：回送模式保留保留4保留位保留位2022-6-823發送模式選擇3:2確定將Tx數據寫入UART發送緩沖寄存器的模式。00：禁止；01：中斷請求或查詢模式；10：DMA0請求（僅UART0），DMA3請求（僅UART2）；11：DMA1請求（僅UART1）接收模式選擇1:0確定從UART接收緩沖寄存器讀數據的模式。00：禁止；01：中斷請求或查詢模式；10：DMA0請求（僅UART0），DMA3請求（僅UART2）；11：DMA1請求（僅UART1）2022-6-824 U

14、ART FIFO控制寄存器 UART的3個通道各有1個FIFO控制寄存器，分別是UFCON0、UFCON1和UFCON2，對應地址是0 x50000008、0 x50004008和0 x50008008，可讀寫，Reset值均為0 x00，推薦使用值為0 x0，具體含義見表9-5。2022-6-825表9.5 2410A的UART FIFO控制寄存器（UFCONn）的位功能UFCONn的位功的位功能能位位描述描述發送發送FIFO的觸發的觸發條件選擇條件選擇7:600：空；：空；01：4字節；字節；10：8字節；字節；11：12字字節節接收接收FIFO的觸發的觸發條件選擇條件選擇5:400：4字

15、節；字節；01：8字節；字節；10：12字節；字節；11：16字節字節保留保留3保留位保留位Tx FIFO復位位復位位2該位在該位在FIFO復位后自動清除。復位后自動清除。0：正常；：正常；1：Tx FIFO復位復位Rx FIFO復位位復位位1該位在該位在FIFO復位后自動清除復位后自動清除0：正常；：正常；1：Rx FIFO復位復位FIFO使能控制使能控制00：禁止；：禁止；1：使能：使能2022-6-826表9.5 2440A的UART FIFO（64Byte）控制寄存器（UFCONn）的位功能UFCONn的位功的位功能能位位描述描述發送發送FIFO的觸發的觸發條件選擇條件選擇7:600：

16、空；：空；01：16字節；字節；10：32字節；字節；11：48字節字節接收接收FIFO的觸發的觸發條件選擇條件選擇5:400：1字節；字節；01：8字節；字節；10：16字節；字節；11：32字節字節保留保留3保留位保留位Tx FIFO復位位復位位2該位在該位在FIFO復位后自動清除。復位后自動清除。0：正常；：正常；1：Tx FIFO復位復位Rx FIFO復位位復位位1該位在該位在FIFO復位后自動清除復位后自動清除0：正常；：正常；1：Rx FIFO復位復位FIFO使能控制使能控制00：禁止；：禁止；1：使能：使能2022-6-827 UART調制解調器控制寄存器（UMCONn） UMC

17、ON0和UMCON1是UART通道0和通道1的調制解調器控制寄存器，地址分別是0 x5000000C和0 x5000400C，可讀寫，Reset值均為0 x00，具體含義見表9-6。另外，地址為0 x5000800C的寄存器保留。2022-6-828表9.6 UART Modem控制寄存器（UMCONn）的位功能UMCONn的位功能的位功能位位描述描述保留保留7:5保留位保留位AFC使能控制使能控制40：禁止；：禁止；1：使能：使能Rx FIFO復位位復位位3:1保留位，必須為保留位，必須為0FIFO使能控制使能控制0如果如果AFC使能，該位忽略；使能，該位忽略；如果如果AFC禁止，禁止，nR

18、TS由軟件控制由軟件控制2022-6-829 UART發送/接收狀態寄存器 UTRSTAT0、UTRSTAT1和UTRSTAT2分別是UART通道0、通道1和通道2的發送和接收狀態寄存器，對應地址是0 x50000010、0 x50004010和0 x50008010，只讀，Reset值均為0 x6，具體含義見表9-7。2022-6-830 UART（接收）錯誤狀態寄存器 UART的3個通道各有1個（接收）錯誤狀態寄存器，分別是UERSTAT0、UERSTAT1和UERSTAT2，對應地址是0 x50000014、0 x50004014和0 x50008014，只讀，Reset值均為0 x0，

19、具體含義見表9-8。2022-6-831 UART FIFO狀態寄存器 UART的3個通道各有1個UART FIFO狀態寄存器，分別是UFSTAT0、UFSTAT1和UFSTAT2，對應地址是0 x50000018、0 x50004018和0 x50008018，只讀，Reset值均為0 x0000，具體含義見表9-9。2022-6-832 UART調制解調器狀態寄存器 UART通道0和通道1各有1個UART調制解調器狀態寄存器，分別是UMSTAT0和UMSTAT1，對應地址是0 x5000001C和0 x5000401C，只讀，Reset值均為0 x0，具體含義見表9-10和圖9.8。另外，

20、地址為0 x5000801C的寄存器保留。2022-6-833 UART發送緩沖區寄存器（發送保持寄存器與發送FIFO寄存器） UART發送緩沖區寄存器，在禁止使用FIFO方式，僅僅把緩沖區的1字節用作發送保持寄存器；在允許使用FIFO方式，緩沖區全部16字節用作發送FIFO寄存器。 在表9-5中，如果UFCONn0=0，禁止使用FIFO，由處理器送來的8位發送數據，保存到發送保持寄存器。如果UFCONn0=1，允許使用FIFO，由處理器送來的8位發送數據，保存到發送FIFO寄存器。 UART通道0、通道1和通道2各有1個發送緩沖區寄存器，分別是UTXH0、UTXH1和UTXH2，具體內容見表

21、9-11。UTXHn中位7:0稱為TXDATAn域。2022-6-834 UART接收緩沖區寄存器（接收保持寄存器與接收FIFO寄存器） UART接收緩沖區寄存器，在禁止使用FIFO方式，僅僅把緩沖區的1字節用作接收保持寄存器；在允許使用FIFO方式，緩沖區全部16字節用作接收FIFO寄存器。 在表9-5中，如果UFCONn0=0，禁止使用FIFO，UART接收到的數據保存在接收保持寄存器。如果UFCONn0=1，允許使用FIFO，UART接收到的數據保存在接收FIFO寄存器。 UART通道0、通道1和通道2各有1個接收緩沖區寄存器，分別是URXH0、URXH1和URXH2，具體內容見表9-1

22、2。URXHn中位7:0稱為RXDATAn域。2022-6-835 UART波特率分頻寄存器 UART的3個通道各有1個波特率分頻寄存器，分別是UBRDIV0、UBRDIV1和UBRDIV2，用于確定每個通道的發送/接收波特率，具體含義見表9-13。 UBRDIVn的值可以利用下面的表達式確定：的值可以利用下面的表達式確定：UBRDIVn = （int）（）（PCLK/（bps16） ）1式中，分頻數值在式中，分頻數值在1216 1之間。之間。 對于精確的對于精確的UART操作，操作，S3C2410A也支持對也支持對UEXTCLK進行分頻。如果進行分頻。如果S3C2410A使用由外部的使用由外

23、部的DART設備或系設備或系統提供的統提供的UEXTCLK信號，那么信號，那么UART的連續的時鐘將嚴的連續的時鐘將嚴格與格與UEXTCLK同步。用戶可以得到更精確的同步。用戶可以得到更精確的UART操作。操作。2022-6-836 UBRDIVn的值可以利用下面的表達式確定：的值可以利用下面的表達式確定：UBRDIVn = （int）（）（UEXTCLK / （bps 16） ） 1式中，分頻數值在式中，分頻數值在12161之間，并且之間，并且UEXTCLK應該小于應該小于PCLK。 例如，如果波特率是例如，如果波特率是115 200 bps，PCLK或者或者UEXTCLK是是40MHz，U

24、BRDIVn的值為：的值為：UBRDIVn = （int）（）（40000000/（115200 16）-1= （int）（）（21.7）-1= 21-1 = 202022-6-8379.1.4 UART與RS-232C接口連接舉例 RS-232C接口簡介 RS-232C接口簡稱RS-232C。RS-232C標準是由美國EIA（電子工業聯合會）與BELL公司共同開發并于1969年公布的一個串行通信協議。這個協議適合于數據傳輸速率比較低的場合。協議規定了信號線的功能和電氣特性等內容。RS-232C接口目前廣泛地用于PC機、嵌入式系統和外部設備之間短距離、低速度的通信中。2022-6-838 協議

25、規定了TxD（Transmitted Data，發送數據）RxD（Received Data，接收數據）數據信號線邏輯0的電平為+5V+15V，邏輯1的電平為-5V-15V，即使用負邏輯表示。DTR：數據終端就緒。DSR：數據設備就緒。RTS：請求發送。CTS：允許發送或清除發送。DCD：載波檢測。RI：振鈴提示。2022-6-839 UART與RS-232C連接舉例 S3C2410A的 UART0與MAX3232、MAX3232與DB-9連接見圖9.12。2022-6-840圖9-10 DB9連接器2022-6-841圖9.12 UART0與MAX3232與DB9連接2022-6-842 U

26、ART編程舉例 對于圖9.12，UART初始化、讀UART、寫UART等程序部分代碼見例9.1。 程序中開始部分定義了UART特殊功能寄存器的地址和寄存器中的一些位（或域）。例9.1中對于設置GPIO端口和中斷處理，沒有列出全部程序，重點是對UART的編程。 【例9.1】S3C2410A UART通道0、1、2初始化，等待發送移位器空，查詢方式得到一個字符和發送一字節的程序。 (參考書P308-310)2022-6-8431. 初始化操作初始化操作參數pclk為時鐘源的時鐘頻率，band為數據傳輸的波特率，初始化函數Uart_Init （ ）的實現如下：void Uart_Init (int

27、pclk，int baud) int i; if （pclk= =0） pclkPCLK; Switch(nchannel) case UART0： /UART0 rUFCON0=0 x0; /UART0 FIFO控制寄存器，控制寄存器，FIFO禁止禁止 rUMCON0=0 x0; /UART0 MODEM控制寄存器，控制寄存器，AFC禁止禁止 rULCON00 x3; /行控制寄存器：正常模式，無奇偶校驗，行控制寄存器：正常模式，無奇偶校驗，1位停位停止止 位，位，8位數據位位數據位 rUCON00 x245 ; /控制寄存器控制寄存器 rUBRDIV0 =(int)(pclk/16/bau

28、d+0.5)-1) ; /波特率因子寄存器波特率因子寄存器 break; case UART1： . /UART1 case UART2： . /UART2 default: break; for（i0; i 100; i+）;2022-6-8442. 發送數據發送數據 其中whichUart為全局變量，指示當前選擇的UART通道，使用串口發送一個字節的代碼如下：void Uart_SendByte（int data） if（whichUart= =0） if（data= =n） while（！（！（rUTRSTAT00 x2）；）； Delay（10）；）； /延時，與終端速度有關延時，與終

29、端速度有關 WrUTXH0（r）；）； while(!(rUTRSTAT00 x2)； /等待，直到發送狀態就緒等待，直到發送狀態就緒 Delay（10）；）； WrUTXH0（data）；）； 2022-6-845 else if（whichUart= =1） if（data=n） while（!(rUTRSTAT10 x2)）；）； Delay（10）；）； /延時，與終端速度有關延時，與終端速度有關 rUTXH1=r； while(!(rUTRSTAT10 x2)； /等待，直到發送狀態就緒等待，直到發送狀態就緒 Delay（10）；）； rUTXH1data； 2022-6-846 e

30、lse if（whichUart= =2） if （data= =n） while（！（！（rUTRSTAT20 x2）；）； Delay（10）；）； /延時，與終端速度有關延時，與終端速度有關 rUTXH2r； while(！(rUTRSTAT20 x2)； /等待，直到發送狀態就緒等待，直到發送狀態就緒 Delay（10）；）； rUTXH2data； 2022-6-8473. 接收數據接收數據如果沒有接收到字符則返回0。使用串口接收一個字符的代碼如下： char Uart_GetKey（void） if（whichUart0） if（rUTRSTAT00 x1） /UART0接收到數據

31、接收到數據 return RdURXH0（）；（）； else return 0； else if（whichUart= =1） if（rUTRSTAT10 x1） /UART1接收到數據接收到數據 return RdURXH1（）；（）； else return 0； else if（whichUart= =2） if（rUTRSTAT20 x1）/UART2接收到數據接收到數據 return RdURXH2（）；（）； else return 0； else return 0；2022-6-8489.1.5 UART與紅外收發器連接舉例 紅外通信概述 紅外通信以紅外線作為信息的載體進行數據

32、傳輸，適合于短距離、點對點、直線式數據傳輸。紅外通信技術在嵌入式系統有著比較廣泛的應用。 紅外通信利用波長850nm900nm之間的紅外線作為信息的載體進行通信。紅外通信技術將二進制數調制成脈沖序列，驅動紅外線發射管向外發射紅外光；而接收端則將收到的紅外光脈沖信號轉換成電信號，再進行放大、濾波、解調后還原成二進制數。2022-6-849 典型的紅外數據傳輸模塊由4部分組成：接口電路、編/解碼器、發送器和接收器。S3C2410A UART接口電路中包含了編/解碼器，見圖9.4圖9.7，實現了信號的調制和解調。紅外發送和接收器可以做成一個器件，簡稱紅外收發器。 紅外通信按發送速率可以分為SIR（S

33、erial Infra Red）、MIR（Medium Infra Red）、FIR（Fast Infra Red）和VFIR（Vary Fast Infra Red）方式。其中SIR方式通信速率較低，最高速率為115.2Kbps，支持異步、半雙工方式，通常依托UART接口。其他三種方式傳輸速率較高。2022-6-850 IrDA1.0是一個紅外通信協議，IrDA（Infrared Data Association，紅外數據協會）協議規定了紅外傳輸的距離為1m，速率為9.6115.2Kbps，響應角度為15，響應時間為10ms等內容。2022-6-851 UART與紅外收發器的連接 S3C24

34、10A UART2與紅外收發器的連接見圖9.13(P311)。 支持紅外方式的UART編程舉例 對于圖9.13，例9.2給出了對應的初始化、發送一字節和接收一字節的程序片段。由于采用半雙工方式，數據的收、發之間加了一定間隔的延時。2022-6-852 【例9.2】支持紅外方式的UART編程舉例。 初始化UART 發送一字節程序 接收一字節程序(見參考書P312)2022-6-8539.2 IIC總線接口 9.2.1 IIC總線接口概述 常用IIC總線接口概述IIC（Intel Integrated Circuit）總線一般稱為內部集成電路總線，也寫作I2C或I2C。IIC總線是20世紀80年代

35、初由飛利浦公司發明的一種雙向同步串行總線，是目前較為常用的一種串行總線。總線接口可以做成專用芯片，也可以集成在微處理器內部，如S3C2410A微處理器內部就集成了IIC總線模塊。IIC總線可以與許多設備連接，如圖9.14所示。 2022-6-854圖9.142022-6-855 IIC總線數據傳送速率在標準模式下為100Kb/s；快模式下為400Kb/s；高速模式下為3.4Mb/s。 IIC總線僅有兩條信號線：SDA（Serial Data Line，串行數據線）是數據信號線，SCL（Serial Clock Line，串行時鐘線）是時鐘信號線，另外設備之間還要連接一條地線，圖9.14中未畫出

36、地線。 與IIC總線連接的設備，使用集電級/漏級開路門電路，以“線與”（Wired-AND）方式分別連接到SDA、SCL線上，SDA和SCL線要外接上拉電阻，如圖9.14所示。2022-6-856 連接到IIC總線上的設備可以分為總線主設備和總線從設備。 總線主設備是能夠發起傳送，發出從設備地址和數據傳送方向標識、發送或接收數據、能夠產生時鐘同步信號、能夠結束傳送的設備。總線主設備也稱總線主、主設備。 總線從設備是能被主設備尋址、接收主設備發出的數據傳送方向標識、接收主設備送來的數據，或者給主設備發送數據的設備。總線從設備也稱從設備。2022-6-857 IIC總線是一個真正的多主（multi

37、-master）總線，總線上可以連接多個總線主設備，也可以連接多個總線從設備，如圖9.15所示。2022-6-858 每一個連接在IIC總線上的設備，在系統中都被分配了一個唯一的地址。地址用7位二進制數表示。擴展的IIC總線允許使用10位地址。設備地址用7位表示時，地址為0000000的一般用于發出通用呼叫，也稱總線廣播。 IIC總線被設計成多主總線結構，多個主設備中的任何一個，可以在不同時刻起到主控設備的作用，因此不需要一個全局的主控設備在SCL上產生時鐘信號。只有傳送數據的主設備驅動SCL。當總線空閑時，SDA和SCL同時為高電平。2022-6-859 IIC多主總線接口中含有沖突檢測機制

38、，保證了多個主設備同時要求發送數據時，只能有一個主設備占有總線，不會造成數據沖突。2022-6-860 S3C2410A微處理器IIC總線接口特點 在多主IIC總線模式，多個S3C2410A微處理器中的每一個，能夠接收由從設備發送來的串行數據，或發送串行數據給從設備。主S3C2410A能夠啟動或停止IIC總線的數據傳送。在S3C2410A中，標準的總線仲裁過程用于IIC總線。 當IIC總線空閑時，SDA和SCL兩條線都應該是高電平。 2022-6-861 當SCL穩定在高電平，SDA從高電平變到低電平，能夠啟動開始條件；而SDA從低電平變到高電平能夠啟動停止條件，參見圖9.18。 開始和停止條

39、件總是由主設備產生。開始條件之后總線上傳送的第一字節數據中的7位是地址值，能夠確定總線主設備所選擇的從設備，另外一位確定傳送的方向是讀還是寫，參見圖9.19。 2022-6-862 送到SDA線上的每個數據以字節為單位，為8位。在總線傳送期間發送或接收的字節數沒有限制。數據先從最高有效位（Most-Significant Bit，MSB）發送，每一字節之后應該立即被跟隨一個響應（ACKnowledge，ACK）位，參見圖9.19(P317)。2022-6-863 IIC總線接口用到的S3C2410A引腳信號 IICSDA，IIC總線數據； IICSCL，IIC總線時鐘。2022-6-8649.

40、2.2 IIC總線接口組成與操作方式中的功能關系 IIC總線接口組成框圖 S3C2410A微處理器IIC總線接口組成框圖見圖9.17。SDA數據線和SCL時鐘線也稱為IICSDA和IICSCL。 PCLK為系統時鐘信號。 S3C2410A微處理器IIC總線數據傳送速率支持標準模式和快模式。2022-6-865圖9.172022-6-866 IIC總線接口操作方式中的功能關系 S3C2410A微處理器IIC總線接口有4種操作方式，分別是主/發送方式、主/接收方式、從/發送方式和從/接收方式。 開始和停止條件 數據傳送格式 ACK信號傳送 讀寫操作 總線仲裁過程 中止條件（abort condit

41、ion） 配置IIC總線2022-6-8679.2.3 IIC總線接口4種操作方式 S3C2410A微處理器IIC總線接口有4種操作方式： 主/發送方式； 主/接收方式； 從/發送方式； 從/接收方式。2022-6-868 在IIC發送（Tx）或接收（Rx）操作之前，必須按以下步驟執行：如果需要，由處理器寫自己的從地址到IICADD寄存器。設置IICCON寄存器： 中斷允許； 定義SCL周期。設置IICSTAT，允許串行輸出。2022-6-869 在主/發送方式時，首先要指定從地址，即接收方（從設備）的地址，這個地址要由主設備發送出去，傳送到從設備，所以在主/發送方式時，首先要由處理器將從地址

42、寫入IIC總線發送/接收數據移位寄存器IICDS中。2022-6-870 在從/接收方式時，IIC總線地址寄存器IICADD內容，是由處理器寫入的，并且在從設備中保存的，是從設備自己的地址。當處在從/接收方式的設備，從IIC總線收到從地址時，保存在IICDS寄存器中，與自己的IICADD寄存器中的從地址比較，判斷收到的地址是否是自己的地址。如果是，該從設備接收由主設備發送來的數據。2022-6-871 在多主IIC總線系統中，主設備也可以處在接收方式，因此要指定的從地址是從設備發送方的地址，這個地址要由主設備發送出去，傳送到從設備，所以在主/接收方式時，從地址要寫入IIC總線發送/接收數據移位

43、寄存器IICDS中。 當處在從/發送方式的設備，收到這個地址時，保存在IICDS寄存器中，要與IICADD寄存器中自己的地址比較，判斷收到的地址是否是自己的地址，如果是，從設備發送數據，主設備接收數據。2022-6-872 主/發送方式操作 主/發送方式也寫作M/T，發送也寫作Tx。主/發送方式操作見圖9.22(P319)。 主/接收方式操作 主/接收方式也寫作M/R，接收也寫作Rx。主/接收方式操作見圖9.23(P320)。2022-6-873 從/發送方式操作 從/發送方式也寫作S/T，發送也寫作Tx。從/發送方式操作見圖9.24(P321)。 從/接收方式操作 從接收方式也寫作S/R，接

44、收也寫作Rx。從/接收方式操作見圖9.25(P321)。2022-6-8749.2.4 IIC總線接口特殊功能寄存器 多主IIC總線控制寄存器 多主IIC總線控制寄存器IICCON地址為0 x54000000，可讀寫，8位，Reset值為0 x0 x，（低4位未定義）具體含義見表9-15。 多主IIC總線控制/狀態寄存器 多主IIC總線控制/狀態寄存器IICSTAT地址為0 x54000004，可讀寫，8位，Reset值為0 x00，具體含義見表9-16。2022-6-875 多主IIC總線地址寄存器 多主IIC總線地址寄存器IICADD，地址為0 x54000008，可讀寫，8位，Reset

45、值不確定，具體含義見表9-17。 多主IIC總線發送/接收數據移位寄存器 多主IIC總線發送/接收數據移位寄存器IICDS，地址為0 x5400000C，可讀寫，8位，Reset值不確定，具體含義見表9-18。2022-6-8769.2.5 IIC總線接口程序舉例 【例9.3】以下是Linux操作系統對IIC總線操作的部分程序實例，包括初始化、IIC讀和IIC寫等函數。程序部分從IIC讀、IIC寫開始閱讀。 (見參考書P323-327)2022-6-8779.3 IIS總線接口 9.3.1 IIS總線接口概述 常用IIS總線接口概述目前許多數字電子產品，如便攜式CD機、手機、MP3、MD、VC

46、D、DVD和數字電視機等，都使用了數字音頻系統。IIS（Intel-IC Sound）總線一般稱為集成電路內部聲音總線，也寫作I2S。IIS總線源于SONY和PHILIPS等公司共同提出的一個串行數字音頻總線協議，許多音頻編解碼器（CODEC）和微處理器都提供了對IIS總線的支持。IIS總線只傳送音頻數據，其他信號（如控制信號）必須另外單獨傳送。2022-6-878為了盡可能減少芯片引腳數，通常IIS只使用3條串行總線（不同芯片可能會有所不同），3條線分別是：提供分時復用功能的數據線SD，SD傳送數據時由時鐘信號同步控制，且以字節為單位傳送，每字節的數據傳送從左邊的二進制位MSB開始；字段選擇

47、線WS，WS為0或1表示選擇左聲道或右聲道；時鐘信號線SCK，能夠產生SCK信號的設備稱為主設備，從設備引入SCK作為內部時鐘使用。IIS總線接口支持通常的IIS和MSB_justified（MSB調整IIS）兩種數據格式。 2022-6-879 S3C2410A微處理器IIS總線接口概述 S3C2410A內部集成了IIS總線接口模塊，圖9.26是S3C2410A與PHILIPS公司數字音頻串行輸入/輸出接口芯片UDA1341TS連接的一個例子。2022-6-880 圖9.26中UDA1341TS是一個低成本、小尺寸、低功耗、高性能的立體聲音頻編解碼器，支持IIS和L3兩種接口。 片內有音頻數

48、據用的A/D轉換器和D/A轉換器。芯片提供了兩個麥克風輸入通道，分別連接到VINL1和VINR1、VINL2和VINR2引腳。 芯片提供了一路輸出，通過VOUTR和VOUTL與揚聲器連接。 片內配置了可編程增益放大器和自動增益控制器，揚聲器音量可以編程調節或進入靜音狀態；在ADC路徑上，還提供了可編程濾波器、混頻器等。2022-6-881 圖9.26中S3C2410A與UDA1341TS的連線由兩組接口組成。l一組是IIS總線接口，在S3C2410A端信號是： CDCLK（CODEC系統時鐘）； I2SSCLK（IIS總線串行時鐘）； I2SLRCK（IIS總線聲道選擇時鐘）； I2SSDI（

49、IIS總線串行數據輸入）； I2SSDO（IIS總線串行數據輸出）。2022-6-882n另一組是L3總線接口在S3C2410A端在UDA1341TS端nGPG10L3DATA（L3總線數據，輸入/輸出）nGPG8L3MODE（L3總線模式，輸入）nGPG9L3CLOCK（L3總線時鐘，輸入）。2022-6-883 音頻數據傳送過程音頻數據傳送過程可以簡單描述為：處理器通過IIS總線接口，控制音頻數據在S3C2410A內存與UDA1341TS之間傳送。連接在UDA1341TS上的麥克風信號在UDA1341TS內部經過A/D轉換器等，轉換成二進制數，串行通過DATAO引腳送到S3C2410A的I

50、IS模塊，在IIS模塊中數據轉換成并行數據，然后使用通常存取方式或DMA存取方式，將并行數據保存在內存中；而內存中要輸出的音頻數據，使用通常存取方式或DMA存取方式，將數據并行傳送到IIS模塊，在IIS模塊中轉換成串行數據，串行通過DATAI引腳送到UDA1341TS，在片內經過D/A轉換器等，變成模擬信號，經過驅動器等，驅動揚聲器。2022-6-884 S3C2410A中傳送方式的選擇、串行數據接口格式、發送/接收方式的選擇等都可以通過IIS接口控制器的寄存器設置。 L3接口用來傳送控制信號，控制外部編解碼器，相當于混音器控制接口。L3接口可以對麥克風輸入、揚聲器輸出的音頻信號音量大小等進行

51、控制。L3接口連接在S3C2410A的3個通用輸入輸出引腳上，S3C2410A利用這3個I/O端口引腳模擬L3總線的全部時序和協議。L3總線時鐘不是連續時鐘，只有數據線上有數據時，它才會發出8個周期的時鐘信號，其他時間保持高電平。2022-6-885 L3傳送模式有兩種，地址模式和數據傳送模式。地址模式用于確定數據傳送的目的寄存器，而數據傳送模式只進行控制數據的傳送。2022-6-8869.3.2 IIS總線接口組成和發送/接收方式 IIS總線接口組成框圖 S3C2410A微處理器IIS總線接口組成框圖見圖9.27。2022-6-887在圖9.27中，BRFC表示總線接口、寄存器組和狀態機。總

52、線接口邏輯和FIFO存取由狀態機控制。IPSR_A和IPSR_B是兩個5位的預分頻器。一個用于IIS總線接口的主時鐘發生器，另一個用于外部CDCLK時鐘發生器。發送數據時，數據被寫入TxFIFO；接收數據時，從RxFIFO讀出數據。TxFIFO和RxFIFO長度各為64字節。SCLKG稱為主I2SSCLK產生器，在主方式時，串行位時鐘由主時鐘產生。CHNC表示聲道發生器和狀態機。由聲道狀態機產生并控制I2SSCLK和I2SLRCK。SFTR表示16位移位寄存器。在發送方式，并行數據被移位串行輸出；在接收方式，串行數據移位輸入形成并行數據。2022-6-888 IIS總線接口發送/接收方式 只發

53、送或只接收方式 只發送或只接收方式可以采用通常（normal）傳送方式或DMA傳送方式。 通常傳送方式 DMA傳送方式 同時發送和接收方式在這種方式下，IIS總線接口能同時發送和接收數據。2022-6-8899.3.3 音頻串行接口數據格式 IIS總線格式與S3C2410A連接的IIS總線中，除了系統時鐘CDCLK外的4條線，分別是串行數據輸入I2SSDI、串行數據輸出I2SSDO、左右聲道選擇時鐘I2SLRCK和串行時鐘I2SSCLK。能夠產生I2SLRCK和I2SSCLK信號的設備是主設備。 2022-6-890串行數據以2的補碼形式傳送，先傳送MSB。先傳送MSB是由于發送器發送器和接收

54、器接收器可能有不同的字長。發送器無需知道接收器能夠處理的位數，接收器也無需知道發送器發送的位數。 2022-6-891當系統的一個字的長度比發送器的一個字的長度更長時，系統的數據中的每個字的低有效位被截掉（低有效位數據被設置為0），作為發送數據。如果接收器收到的位數，比接收器一個字的長度更長時，接收器LSB（Least Significant Bit，最低有效位）以后的位被忽略。如果接收器收到的位數比它的字的長度短，那么缺省的位在內部被置為0。最高有效位有固定的位置，而最低有效位取決于字長。在I2SLRCK改變后經過1個時鐘周期之后，發送器發送下一個字的最高有效位，見圖9.28。 IIS-BU

55、S FORMAT(N=8 or 16)2022-6-892MSB-Justified FORMAT(N=8 or 16)2022-6-8932022-6-894左右聲道選擇線指示正在傳送的數據所在的聲道。I2SLRCK能夠在串行時鐘信號的后沿或前沿改變，而它的長度不需要對稱。在從設備，I2SLRCK信號在時鐘信號的前沿被鎖存。I2SLRCK在最高有效位被傳送的前一個周期改變。 MSB（LEFT）JUSTIFIED數據格式2022-6-895 采樣頻率和主時鐘舉例音頻系統時鐘，即圖9.27中的CDCLK，也稱為CODEC時鐘或CODECLK，它的頻率為采樣（sampling frequency，

56、簡稱fs）頻率的256倍或384倍。CODECLK是由處理器主時鐘PCLK經過預分頻器IPSR_B，預分頻后得到。預分頻器的值，在IISPSR寄存器的bit4:0中設置。CODECLK與采樣頻率對應關系見表9-19。串行位時鐘（I2SSCLK）的頻率，可以選擇采樣頻率的16、32、48倍，參考表9-20。IISLRCK與與CODECLK的關系如表的關系如表919所示，表中所示，表中fs為采樣頻率為采樣頻率2022-6-896IISLRCK（fs）/（kHz）8.00011.02516.00022.05032.00044.10048.00064.00088.20096.000CODECLK/（M

57、Hz）256 fs2.04802.82244.09605.64488.192011.289612.288016.384022.579224.5760384 fs3.07204.23366.14408.467212.288016.934418.432024.576033.868836.8640可用的串行位時鐘頻率 如表9-202022-6-897 每通道串行位每通道串行位8位位16位位串行位時鐘串行位時鐘(IISCLK)CODECLK=256fs16fs、32fs32fsCODECLK=384fs16fs、32fs、48fs32fs、48fs2022-6-8989.3.4 IIS總線接口特殊功能

58、寄存器 利用S3C2410A I2S總線接口實現音頻錄放，需要對S3C2410A I2S總線接口的相關寄存器進行正確的配置。 IIS控制寄存器IISCON IIS模式寄存器IISMOD IIS分頻因子寄存器IISPSR IIS隊列控制寄存器IISFCON IIS隊列寄存器IISFIFO99表表1 IISCON 的位功能的位功能 IISCON位名位名位位功能功能左右通道索引（只讀）左右通道索引（只讀）80：左通道；：左通道；1：右通道：右通道 發送發送FIFO就緒標志（只就緒標志（只讀）讀）70：發送：發送FIFO空；空；1：發送：發送FIFO不空不空接收接收FIFO就緒標志（只就緒標志（只讀）

59、讀）60：接收：接收FIFO滿；滿；1：接收：接收FIFO未滿未滿發送發送DMA服務請求服務請求50：不使能；：不使能；1：使能：使能接收接收DMA服務請求服務請求40：不使能；：不使能；1：使能：使能發送通道空閑命令發送通道空閑命令3在空閑狀態，在空閑狀態，IISLRCK無效（暫停發無效（暫停發送）。送）。0：不空閑；：不空閑；1：空閑：空閑接收通道空閑命令接收通道空閑命令2在空閑狀態，在空閑狀態，IISLRCK無效（暫停接無效（暫停接收）。收）。0：不空閑；：不空閑；1：空閑：空閑I2S前置分頻器前置分頻器10：不使能；：不使能；1：使能：使能I2 S接口接口00：不使能（停止）；：不使能

60、（停止）；1：使能（啟動）：使能（啟動）100IISMOD位名位名位位功能功能主從模式選擇主從模式選擇80：主模式（：主模式（IISLRCK和和IISCLK為為輸出模式）輸出模式）1：從模式（：從模式（IISLRCK和和IISCLK為為輸入模式）輸入模式）發送接收模式選擇發送接收模式選擇7:600：不傳輸；：不傳輸；01：接收模式：接收模式10：發送模式；：發送模式；1l：發送和接收模式：發送和接收模式左右通道的有效電左右通道的有效電平平50：左通道為低電平（右通道為高電：左通道為低電平（右通道為高電平）；平）；1：左通道為高電平（右通：左通道為高電平（右通道為低電平）道為低電平）串行接口格式串行接口格式40：I2S格式；