Komunikasi I2C pada Microcontroller AVR

Sumber:

http://www.robot-electronics.co.uk/acatalog/I2C_Tutorial.html

http://en.wikipedia.org/wiki/I%C2%B2C

SPC Motor Controller Manual Guide.

Help — CodeVisionAVR.

I2C (Inter-Integrated Circuit) (umumnya disebut sebagai “two-wire interface”). Berikut konfigurasi dari sistem I2C.

Berikut timing diagram dari komunikasi I2C.

Pada komunikasi I2C terdapat perangkat master dan slave. Master adalah perangkat yang mengatur jalur clock SCL. Sedangkan slave adalah perangkat yang merespon perintah master. Slave tidak dapat mengirim sinyal untuk dapat mentransfer data pada jalur I2C, hanya master yang dapat melakukannya.Dimungkinkan untuk memiliki banyak master, tapi hal tersebut tidak biasa.

Berikut adalah timing diagram dari sebuah master yang ingin meminta data yang terdiri dari dua sekuen khusus yang ditetapkan untuk I2C yaitu Start dan Stop.

Data terdiri dari 8 bit dan menjadi 9 bit dengan bit terakhir adalah ACK. ACK adalah sinyal yang dikirim oleh sinyal penerima. Jika perangkat penerima mengirim kembali bit low ACK, karena sudah menerima data dan berarti siap menerima data selanjutnya.   Jika sinyal ACK yang dikirim adalah high maka perangkat tersebut tidak dapat menerima data lebih lanjut dan master harus menghentikan transfer dengan mengirim Stop sequence.

Standar kecepatan clock (SCL) untuk I2C bisa mencapai 100KHz. Philips sebagai perusahaan yang memperkenalkan pertamakali I2C mendefinisikan beberapa tingkatan kecepatan: Fast mode, bisa mencapai 400KHz dan High Speed mode yang mencapai 3.4MHz. Untuk beberapa aplikasi pada perangkat yang sederhana tampaknya 100KHz sudah cukup.

Semua pengalamatan I2C terdiri dari 7bit atau 10bit. Penggunaan pengalamatan 10bit jarang. Biasanya yang banyak digunakan adalah pengalamatan 7bit. Berarti kita bisa mempunyai 128 perangkat yang akan tersambung ke bus, dari 0 sampai 127. Seperti pada gambar di atas yang terdiri dari 9bit terdapat R/W sebagai bit pengatur apakah maksud dari master adalah untuk write/menulis (nilai R/W bit = 0) data atau read/membaca (nilai R/W bit = 1) data dari slave.  Pada intinya data yang dikirim adalah 8bit dengan LSB adalah R/W bit.

Berikut contoh kode untuk master yang saya dapatkan dari http://www.robot-electronics.co.uk/acatalog/I2C_Tutorial.html jika ingin membuat kode sendiri. Contoh di bawah ini untuk mikrokontroler PIC akan tetapi tampaknya bisa digunakan untuk mikrokontroler lainnya yang mempunyai format pemograman yang sama.

#define SCL     TRISB4 // I2C bus
#define SDA     TRISB1 //
#define SCL_IN  RB4    //
#define SDA_IN  RB1    //

To initialize the ports set the output resisters to 0 and the tristate registers to 1 which disables the outputs and allows them to be pulled high by the resistors.
SDA = SCL = 1;
SCL_IN = SDA_IN = 0;

We use a small delay routine between SDA and SCL changes to give a clear sequence on the I2C bus. This is nothing more than a subroutine call and return.
void i2c_dly(void)
{
}

The following 4 functions provide the primitive start, stop, read and write sequences. All I2C transactions can be built up from these.
void i2c_start(void)
{
SDA = 1;             // i2c start bit sequence
i2c_dly();
SCL = 1;
i2c_dly();
SDA = 0;
i2c_dly();
SCL = 0;
i2c_dly();
}

void i2c_stop(void)
{
SDA = 0;             // i2c stop bit sequence
i2c_dly();
SCL = 1;
i2c_dly();
SDA = 1;
i2c_dly();
}

unsigned char i2c_rx(char ack)
{
char x, d=0;
SDA = 1;
for(x=0; x<8; x++) {
d <<= 1;
do {
SCL = 1;
}
while(SCL_IN==0);    // wait for any SCL clock stretching
i2c_dly();
if(SDA_IN) d |= 1;
SCL = 0;
}
if(ack) SDA = 0;
else SDA = 1;
SCL = 1;
i2c_dly();             // send (N)ACK bit
SCL = 0;
SDA = 1;
return d;
}

bit i2c_tx(unsigned char d)
{
char x;
static bit b;
for(x=8; x; x–) {
if(d&0×80) SDA = 1;
else SDA = 0;
SCL = 1;
d <<= 1;
SCL = 0;
}
SDA = 1;
SCL = 1;
i2c_dly();
b = SDA_IN;          // possible ACK bit
SCL = 0;
return b;
}

The 4 primitive functions above can easily be put together to form complete I2C transactions. Here’s and example to start an SRF08 ranging in cm:

i2c_start();              // send start sequence
i2c_tx(0xE0);             // SRF08 I2C address with R/W bit clear
i2c_tx(0×00);             // SRF08 command register address
i2c_tx(0×51);             // command to start ranging in cm
i2c_stop();               // send stop sequence

Now after waiting 65mS for the ranging to complete (I’ve left that to you) the following example shows how to read the light sensor value from register 1 and the range result from registers 2 & 3.

i2c_start();              // send start sequence
i2c_tx(0xE0);             // SRF08 I2C address with R/W bit clear
i2c_tx(0×01);             // SRF08 light sensor register address
i2c_start();              // send a restart sequence
i2c_tx(0xE1);             // SRF08 I2C address with R/W bit set
lightsensor = i2c_rx(1);  // get light sensor and send acknowledge. Internal register address will increment automatically.
rangehigh = i2c_rx(1);    // get the high byte of the range and send acknowledge.
rangelow = i2c_rx(0);     // get low byte of the range – note we don’t acknowledge the last byte.
i2c_stop();               // send stop sequence

I2C pada CodeVisionAVR

Create New Project

Klik OK.

Jika ada pertanyaan “Do you want to use the CodeWizardAVR?”, klik Yes. Lalu pilih type dari avr yang digunakan dan klik OK. Setelah itu, aturlah konfigurasi dari mikrokontroler yang digunakan. Lalu klik pada menu I2C untuk mengatur fitur I2C yang akan digunakan. Cobalah konfigurasi seperti gambar di bawah ini.

Setelah itu “Generate, Save and Exit” yang dipilih pada menubar CodeWizardAVR – Program. Jika pada CVAVR versi lama, hal itu terdapat pada menubar file.

Setelah setting dari CodeWizardAVR selesai, maka program sudah mulai bisa diedit.

Berikut sintax Master yang bisa digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat Slave pada komunikasi I2C.

//mengirim data I2C
i2c_start();

i2c_write(Device_ADDRESS);

i2c_write(address);

i2c_write(data);

i2c_stop();

/* 10ms delay untuk memastikan proses pengiriman data sudah selesai */

delay_ms(10);

-Device_ADDRESS adalah alamat dari perangkat slave I2C.

-address adalah alamat dari register yang akan dituliskan data.

-data 8-bits.

//menerima data I2C

i2c_start();

i2c_write(Device_ADDRESS);

i2c_write(address);

i2c_start();

i2c_write(Device_ADDRESS | 1);

data=i2c_read(0);

i2c_stop();

-Device_ADDRESS adalah alamat dari perangkat slave I2C.

-address adalah alamat dari register yang akan diakses.

-i2c_write(Device_ADDRESS | 1); Bit terakhir di or dengan 1 yang hasilnya pasti bit terakhir 1 berarti perintah menulis.

-data 8-bits dari slave dimasukan ke variable data.

Biasanya format pengiriman data I2C tergantung pada perangkat yang diakses yang dijelaskan terlebih dahulu pada datasheet.

Berikut contoh komunikasi I2C pada SPC MOTOR CONTROLLER.

i2c_start();        // Start Condition

i2c_write(0xE0);    // Tulis ke modul SPC MOTOR CONTROLLER

i2c_write(0x0E);    // Perintah “Set PWM”

i2c_write(0×01);    // Untuk Motor DC ke-2

i2c_write(128);     // Level PWM

i2c_stop();         // Stop Condition

delay_us(10);       // delay 10 us

i2c_start();        // Start Condition

i2c_write(0xE1);    // Baca ke modul SPC MOTOR CONTROLLER

temp1 = i2c_read(0);// Data Acknowledgement

i2c_stop();         // Stop Condition

___________________________________________________________

Berikut website yang membahas tentang I2C:

https://ccrma.stanford.edu/courses/250a-fall-2003/docs/avrlib-new/i2c_8c.html

http://www.engineersgarage.com/embedded/avr-microcontroller-projects/atmega32-twi-two-wire-interface

The I2C Physical Protocol
When the master (your controller) wishes to talk to a slave (our CMPS03 for example) it begins by issuing a start sequence on the I2C bus. A start sequence is one of two special sequences defined for the I2C bus, the other being the stop sequence. The start sequence and stop sequence are special in that these are the only places where the SDA (data line) is allowed to change while the SCL (clock line) is high. When data is being transferred, SDA must remain stable and not change whilst SCL is high. The start and stop sequences mark the beginning and end of a transaction with the slave device.

About these ads