Master I2C con MCC

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LM75A e PIC18F26K42

In questa pagina è mostrato come utilizzare MPLAB Code Configurator per realizzare un master I2C con un PIC18 dotato di modulo I2C dedicato, per esempio un PIC18(L)F26K42. Non verrà qui spiegato cosa è e come si usa il bus I2C. Semplicemente verranno presentati alcuni esempi che permettono di comprendere come usare un dispositivo I2C collegato ad un PIC. Qui qualche informazione.

Questo esempio utilizza come slave il sensore di temperatura LM75A, ma può essere considerato sufficientemente generale per qualunque tipo di dispositivo.

Come microcontrollore è stato utilizzato un PIC18(L)F26K42 che contiene due moduli dedicati I2C ed un modulo PPS. Se il processore che utilizzate contiene un modulo MSSP invece che I2C (per esempio un PIC18F25K50 o un PIC18F2xK22), fate riferimento alla pagina Master I2C con MCC (MSSP).

Hardware

Il circuito di riferimento è PIC-WL-Sen, ma il circuito può essere realizzato senza problemi con una qualunque scheda di sviluppo (nota 1) o direttamente su breadboard.

I2C: schema di riferimento

Si noti in particolare:

La presenza delle due resistenze di pull-up in quanto quelle interne sono inadeguate. Il valore non è critico ed è un equilibrio tra massima velocità del bus e consumo energetico
I tre pin A0, A1 e A2 di LM75A collegati a massa. In questo modo l'indirizzo del dispositivo è 0x48, come descritto nella documentazione tecnica del LM75A
L'uso dei pin RB1 e RB2, rispettivamente collegati a SCL e SDA del modulo I2C numero due. Questa è la configurazione di default

Configurazione con MCC

La configurazione del modulo I2C è particolarmente semplice:

Configurazione di I2C

L'unica particolarità e fonte di errate interpretazioni è la scelta della frequenza del clock I2C; quella visibile in basso non è infatti la frequenza del clock visibile all'esterno sul pin SCL, ma, nel caso specifico, un valore cinque volte superiore: nell'esempio il bus avrà una frequenza di 100 kHz, quella standard (nota 2).

Altrettanto semplice è la configurazione dei pin. Occorre prestare attenzione alle impostazioni dei due pin I2C che devono essere uscite e Open Drain (OD).

Configurazione dei pin

Una differenza significativa rispetto a quasi tutti gli altri PIC18 è la flessibilità permessa nella scelta dei pin, praticamente tutti quelli delle porte B e C.

Il codice

Il codice per leggere due byte da un registro è costituito da una sola funzione

Temperature = i2c2_read2ByteRegister(0x48, 0);

Il primo argomento è l'indirizzo I2C del dispositivo: 0x48 osservando il diagramma temporale di seguito mostrato
Il secondo argomento è l'indice del registro: 0x00
Il valore ritornato è un intero a 16 bit senza segno: 0x19E0. La conversione nella temperatura deve essere fatta tenendo conto che essa è rappresentata in complemento a due. Il codice disponibile a fondo pagina lo fa in modo elegante, sfruttando una union.

Le forme d'onda: lettura di due byte

Simile la funzione di scrittura del dato 0x01 (terzo argomento) nel registro 0x01 (secondo argomento):

i2c2_write1ByteRegister(0x48, 0x01, 0x01);

Le forme d'onda: scrittura di un byte

Un esempio di uso minimale delle funzioni contenute nel codice disponibile a fondo pagina:

#include "mcc_generated_files/mcc.h"
#include "LM75A.h"

void main(void) {
float Temperature_f; // Temperature [degree Celsius]
SYSTEM_Initialize();
while (1) {
     PowerUpLM75();      // Wake up LM75A
     __delay_ms(300);    // Wait
     Temperature_f = ReadTemperatureLM75Af();
     PowerDownLM75();    // Power down LM75A
     // NOP();           // For debug, place here breakpoint
     // Do other stuff
     }
}

Il codice delle funzioni disponibile a fondo pagina deve essere ovviamente letto consultando i fogli tecnici di LM75A. L'unica osservazione è relativa alla presenza di due funzioni molto simili:

ReadTemperatureLM75Af() legge la temperatura e la ritorna come numero con virgola. L'unità di misura è il °C. Ovviamente è la soluzione naturale
ReadTemperatureLM75A() legge la temperatura e la ritorna come numero intero. Al fine di preservare i decimali, questa viene moltiplicata per 100 (25,1 °C sono ritornati come 2510)

La seconda funzione è meno comoda, ma ha due importanti vantaggi:

è più veloce. La cosa è poco significativa se il processore è funzionante a 64 MHz (passa da 560 µs a 490 µs, circa il 10% più veloce), ma importante se il processore, per risparmiare energia, viene fatto funzionare a 1 MHz (da 6,8 ms a 2,2, tre volte più veloce). (note 3 e 4)
occupa meno memoria RAM (18 byte invece di 52 byte) e meno memoria flash (934 byte invece di 1944 byte) (nota 4)

Codice

LM75A.h - Funzioni per l'uso di LM75A - Header file
LM75A.c - Funzioni per l'uso di LM75A

Note

Se utilizzate PICdemo oppure PICdemo R2 occorre verificare che i corrispondenti interruttore siano in posizione off
Dipende dal valore di Fast Mode Enable e vale 4 se abilitato, 5 se disabilitato
La durata della transazione I2C ovviamente non cambia con il clock del processore ed è poco più di 450 µs)
I numeri possono cambiare, anche in modo significativo, a secondo del livello di ottimizzazione impostato nel compilatore e delle funzioni usate in altri punti del codice

Data di creazione di questa pagina: luglio 2019
Ultima modifica: 20 luglio 2019