IIC DMA发送和接收并采用中断获取信息
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DMA
IIC DMA发送和接收并采用中断获取信息
一、使用背景
目前项目中采用的I2C发送和接收均采用软件发送和接收，为了优化效率，更新I2C驱动为DMA发送和接收，并提供相应的接口，采用I2C接收停止中断来通知数据处理程序进行处理，可采用标志位、信号量、任务通知的方式进行。
二、初始化
1.I2C初始化
此部分初始化与普通I2C初始化相同，初始化完成后I2C默认处于从机模式，产生I2C起始信号后变为主机模式。
#define I2C0_GPIO_PROT RCU_GPIOB // I2C0 映射的IO口号
#define I2C0_SCL_GPIO_PIN GPIO_PIN_6 // I2C0 SCL 映射的IO口
#define I2C0_SDA_GPIO_PIN GPIO_PIN_7 // I2C0 SDA 映射的IO口
#define I2C1_GPIO_PROT RCU_GPIOB // I2C1 映射的IO口号
#define I2C1_SCL_GPIO_PIN GPIO_PIN_10 // I2C1 SCL 映射的IO口
#define I2C1_SDA_GPIO_PIN GPIO_PIN_11 // I2C1 SDA 映射的IO口
/***************************************************
* 名称: i2c_master_init
* 描述: 主机初始化
* 参数: void
* 返回: void
***************************************************/
void i2c_master_init(void)
{
// 主机初始化
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB); // 使能GPIOB时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_I2C0); // 使能I2C0时钟
gpio_af_set(GPIOB, GPIO_AF_4, GPIO_PIN_6); // 配置I2C0_SCL到PB6
gpio_af_set(GPIOB, GPIO_AF_4, GPIO_PIN_7); // 配置I2C0_SDA到PB7
// 配置I2C所用的IO口
gpio_mode_set(GPIOB, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_6);
gpio_output_options_set(GPIOB, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6);
gpio_mode_set(GPIOB, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_7);
gpio_output_options_set(GPIOB, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_7);
i2c_clock_config(I2C0, 100000, I2C_DTCY_2); // 配置I2C时钟
i2c_mode_addr_config(I2C0, I2C_I2CMODE_ENABLE, I2C_ADDFORMAT_7BITS,
I2C0_OWN_ADDRESS); // 配置I2C地址
i2c_enable(I2C0); // 使能I2C0
i2c_ack_config(I2C0, I2C_ACK_ENABLE);
}
/***************************************************
* 名称: i2c_slave_init
* 描述: 从机初始化
* 参数: void
* 返回: void
***************************************************/
void i2c_slave_init(void)
{
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB); // 使能GPIOB时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_I2C1); // 使能I2C0时钟
gpio_af_set(GPIOB, GPIO_AF_4, GPIO_PIN_10); // 配置I2C1_SCL到PB10
gpio_af_set(GPIOB, GPIO_AF_4, GPIO_PIN_11); // 配置I2C1_SDA到PB11
// 配置I2C所用的IO口
gpio_mode_set(GPIOB, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_10);
gpio_output_options_set(GPIOB, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_10);
gpio_mode_set(GPIOB, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_11);
gpio_output_options_set(GPIOB, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_11);
i2c_clock_config(I2C1, 100000, I2C_DTCY_2); // 配置I2C时钟
i2c_mode_addr_config(I2C1, I2C_I2CMODE_ENABLE, I2C_ADDFORMAT_7BITS, I2C0_OWN_ADDRESS); // 配置I2C地址
i2c_enable(I2C1); // 使能I2C1
i2c_ack_config(I2C1, I2C_ACK_ENABLE);
}
其实此处的主机和从机并没有实际意义，优化后重新封装I2C初始化函数
/***************************************************
* 名称: i2c_init
* 描述: i2c初始化函数封装
* 参数: port：I2C端口号
* speed：I2C速度
* addr：主从机地址
* 返回: void
***************************************************/
void i2c_init(uint32_t port, uint32_t speed, uint8_t addr)
{
switch (port) {
case I2C0: {
rcu_periph_clock_enable(I2C0_GPIO_PROT); // 使能GPIO时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_I2C0); // 使能I2C0时钟
gpio_af_set(I2C0_GPIO_PROT, GPIO_AF_4, I2C0_SCL_GPIO_PIN); // 配置I2C0_SCL
gpio_af_set(I2C0_GPIO_PROT, GPIO_AF_4, I2C0_SDA_GPIO_PIN); // 配置I2C0_SDA
// 配置I2C所用的IO口
gpio_mode_set(I2C0_GPIO_PROT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, I2C0_SCL_GPIO_PIN);
gpio_output_options_set(I2C0_GPIO_PROT, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, I2C0_SCL_GPIO_PIN);
gpio_mode_set(I2C0_GPIO_PROT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, I2C0_SDA_GPIO_PIN);
gpio_output_options_set(I2C0_GPIO_PROT, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, I2C0_SDA_GPIO_PIN);
i2c_clock_config(I2C0, speed, I2C_DTCY_2); // 配置I2C时钟
i2c_mode_addr_config(I2C0, I2C_I2CMODE_ENABLE, I2C_ADDFORMAT_7BITS, addr); // 配置I2C地址
i2c_enable(I2C0); // 使能I2C0
i2c_ack_config(I2C0, I2C_ACK_ENABLE);
break;
}
case I2C1: {
rcu_periph_clock_enable(I2C1_GPIO_PROT); // 使能GPIO时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_I2C1); // 使能I2C1时钟
gpio_af_set(I2C1_GPIO_PROT, GPIO_AF_4, I2C1_SCL_GPIO_PIN); // 配置I2C1_SCL
gpio_af_set(I2C1_GPIO_PROT, GPIO_AF_4, I2C1_SDA_GPIO_PIN); // 配置I2C1_SDA
// 配置I2C所用的IO口
gpio_mode_set(I2C1_GPIO_PROT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, I2C1_SCL_GPIO_PIN);
gpio_output_options_set(I2C1_GPIO_PROT, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, I2C1_SCL_GPIO_PIN);
gpio_mode_set(I2C1_GPIO_PROT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, I2C1_SDA_GPIO_PIN);
gpio_output_options_set(I2C1_GPIO_PROT, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, I2C1_SDA_GPIO_PIN);
i2c_clock_config(I2C1, speed, I2C_DTCY_2); // 配置I2C时钟
i2c_mode_addr_config(I2C1, I2C_I2CMODE_ENABLE, I2C_ADDFORMAT_7BITS, addr); // 配置I2C地址
i2c_enable(I2C1); // 使能I2C0
i2c_ack_config(I2C1, I2C_ACK_ENABLE);
break;
}
default: break;
}
}
2.中断初始化
此处我们使用中断主要用于获取是否I2C接收完毕，因此只需要初始化I2C接收事件中断
/***************************************************
* 名称: i2c_nvic_init
* 描述: i2c中断初始化
* 参数: void
* 返回: void
***************************************************/
void i2c_nvic_init(void)
{
// 中断优先级分组
nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE1_SUB3);
// 配置中断优先级
nvic_irq_enable(I2C1_EV_IRQn, 0, 2);
// 使能I2C1接收中断
i2c_interrupt_enable(I2C1, I2C_INT_EV);
}
3.DMA初始化
DMA用于I2C的发送与接收，因此需要初始化DMA发送和接收的通道
#define I2C0_TX_PERIPH DMA0 // I2C0 TX DMA0
#define I2C0_TX_CHANNEL DMA_CH6 // I2C0 TX CH6
#define I2C0_RX_PERIPH DMA0 // I2C0 RX DMA0
#define I2C0_RX_CHANNEL DMA_CH5 // I2C0 RX CH5
#define I2C0_TX_SUBPERI DMA_SUBPERI1 // I2C0 TX 通道
#define I2C0_RX_SUBPERI DMA_SUBPERI1 // I2C0 RX 通道
#define I2C1_TX_PERIPH DMA0 // I2C1 TX DMA0
#define I2C1_TX_CHANNEL DMA_CH7 // I2C1 TX CH7
#define I2C1_RX_PERIPH DMA0 // I2C1 RX DMA0
#define I2C1_RX_CHANNEL DMA_CH2 // I2C1 RX CH2
#define I2C1_TX_SUBPERI DMA_SUBPERI7 // I2C1 TX 通道
#define I2C1_RX_SUBPERI DMA_SUBPERI7 // I2C1 RX 通道
#define I2C0_DATA_ADDRESS 0x40005410 // I2C0寄存器地址 0x40005410 I2C_DATA(I2C0)
#define I2C1_DATA_ADDRESS 0x40005810 // I2C1寄存器地址 0x40005810 I2C_DATA(I2C1)
/***************************************************
* 名称: i2c_dma_init
* 描述: i2c dma初始化
* 参数: void
* 返回: void
***************************************************/
void i2c_dma_init(uint32_t port)
{
dma_single_data_parameter_struct dma_init_struct; // 初始化DMA配置结构体
rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA0); // 使能DMA0时钟
switch (port) {
case I2C0: {
// DMA发送配置
dma_deinit(I2C0_TX_PERIPH, I2C0_TX_CHANNEL); // 复位DMA寄存器
dma_init_struct.direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; // DMA方向配置
dma_init_struct.memory0_addr = (uint32_t)i2c0_tx_buff; // 内存地址
dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE; // 内存自增配置
dma_init_struct.periph_memory_width = DMA_PERIPH_WIDTH_8BIT; // 数据宽度
dma_init_struct.number = I2C0_TX_BUFF_LEN; // DMA数据长度
dma_init_struct.periph_addr = I2C0_DATA_ADDRESS; // 外设地址配置
dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE; // 外设地址自增配置
dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_ULTRA_HIGH; // DMA优先级
dma_single_data_mode_init(I2C0_TX_PERIPH, I2C0_TX_CHANNEL, &dma_init_struct); // 初始化
dma_circulation_disable(I2C0_TX_PERIPH, I2C0_TX_CHANNEL); // 循环模式关闭
dma_channel_subperipheral_select(I2C0_TX_PERIPH, I2C0_TX_CHANNEL, I2C0_TX_SUBPERI); // 指定DMA外围设备
// DMA接收配置
dma_deinit(I2C0_RX_PERIPH, I2C0_RX_CHANNEL); // 复位DMA寄存器
dma_init_struct.direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; // DMA方向配置
dma_init_struct.memory0_addr = (uint32_t)i2c0_rx_buff; // 内存地址
dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE; // 内存自增配置
dma_init_struct.periph_memory_width = DMA_PERIPH_WIDTH_8BIT; // 数据宽度
dma_init_struct.number = I2C0_RX_BUFF_LEN; // DMA数据长度
dma_init_struct.periph_addr = I2C0_DATA_ADDRESS; // 外设地址配置
dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE; // 外设地址自增配置
dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_HIGH; // DMA优先级
dma_single_data_mode_init(I2C0_RX_PERIPH, I2C0_RX_CHANNEL, &dma_init_struct); // 初始化
dma_circulation_disable(I2C0_RX_PERIPH, I2C0_RX_CHANNEL); // 循环模式关闭
dma_channel_subperipheral_select(I2C0_RX_PERIPH, I2C0_RX_CHANNEL, I2C0_RX_SUBPERI); // 指定DMA外围设备
break;
}
case I2C1: {
// DMA发送配置
dma_deinit(I2C1_TX_PERIPH, I2C1_TX_CHANNEL); // 复位DMA寄存器
dma_init_struct.direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; // DMA方向配置
dma_init_struct.memory0_addr = (uint32_t)i2c1_tx_buff; // 内存地址
dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE; // 内存自增配置
dma_init_struct.periph_memory_width = DMA_PERIPH_WIDTH_8BIT; // 数据宽度
dma_init_struct.number = I2C1_TX_BUFF_LEN; // DMA数据长度
dma_init_struct.periph_addr = I2C1_DATA_ADDRESS; // 外设地址配置
dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE; // 外设地址自增配置
dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_ULTRA_HIGH; // DMA优先级
dma_single_data_mode_init(I2C1_TX_PERIPH, I2C1_TX_CHANNEL,
&dma_init_struct); // 初始化
dma_circulation_disable(I2C1_TX_PERIPH,
I2C1_TX_CHANNEL); // 循环模式关闭
dma_channel_subperipheral_select(I2C1_TX_PERIPH, I2C1_TX_CHANNEL,
I2C1_TX_SUBPERI); // 指定DMA外围设备
// DMA接收配置
dma_deinit(I2C1_RX_PERIPH, I2C1_RX_CHANNEL); // 复位DMA寄存器
dma_init_struct.direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; // DMA方向配置
dma_init_struct.memory0_addr = (uint32_t)i2c1_rx_buff; // 内存地址
dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE; // 内存自增配置
dma_init_struct.periph_memory_width = DMA_PERIPH_WIDTH_8BIT; // 数据宽度
dma_init_struct.number = I2C1_RX_BUFF_LEN; // DMA数据长度
dma_init_struct.periph_addr = I2C1_DATA_ADDRESS; // 外设地址配置
dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE; // 外设地址自增配置
dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_HIGH; // DMA优先级
dma_single_data_mode_init(I2C1_RX_PERIPH, I2C1_RX_CHANNEL,
&dma_init_struct); // 初始化
dma_circulation_disable(I2C1_RX_PERIPH,
I2C1_RX_CHANNEL); // 循环模式关闭
dma_channel_subperipheral_select(I2C1_RX_PERIPH, I2C1_RX_CHANNEL,
I2C1_RX_SUBPERI); // 指定DMA外围设备
break;
}
default: break;
}
}
二、中断函数
1.采用标志位做任务通知
/***************************************************
* 名称: I2C1_EV_IRQHandler
* 描述: I2C1 事件中断
* 参数: void
* 返回: void
***************************************************/
void I2C1_EV_IRQHandler(void)
{
if (i2c_interrupt_flag_get(I2C1, I2C_INT_FLAG_ADDSEND)) {
i2c_interrupt_flag_clear(I2C1, I2C_INT_FLAG_ADDSEND); // 清除ADDSEND位
}
else if (i2c_interrupt_flag_get(I2C1, I2C_INT_FLAG_RBNE)) {
}
else if (i2c_interrupt_flag_get(I2C1, I2C_INT_FLAG_STPDET)) {
i2c_interrupt_flag_clear(I2C1, I2C_INT_FLAG_STPDET); // 清STPDET位
i2c_enable(I2C1);
i2c_recv_finish_flag = true; // 发送接收完成任务通知
}
}
当其他任务中的i2c_recv_finish_flag为true时，开始处理接收到的I2C数据。
2. 采用信号量做任务通知
i2c_recv_finish_binary_semaphore = xSemaphoreCreateBinary(); // 创建二值信号量
/***************************************************
* 名称: I2C1_EV_IRQHandler
* 描述: I2C1 事件中断
* 参数: void
* 返回: void
***************************************************/
void I2C1_EV_IRQHandler(void)
{
if (i2c_interrupt_flag_get(I2C1, I2C_INT_FLAG_ADDSEND)) {
i2c_interrupt_flag_clear(I2C1, I2C_INT_FLAG_ADDSEND); // 清除ADDSEND位
}
else if (i2c_interrupt_flag_get(I2C1, I2C_INT_FLAG_RBNE)) {
}
else if (i2c_interrupt_flag_get(I2C1, I2C_INT_FLAG_STPDET)) {
i2c_interrupt_flag_clear(I2C1, I2C_INT_FLAG_STPDET); // 清STPDET位
i2c_enable(I2C1);
xSemaphoreGive(i2c_recv_finish_binary_semaphore); // 发送接收完成任务通知
}
}
3.采用任务通知
/***************************************************
* 名称: I2C1_EV_IRQHandler
* 描述: I2C1 事件中断
* 参数: void
* 返回: void
***************************************************/
void I2C1_EV_IRQHandler(void)
{
if (i2c_interrupt_flag_get(I2C1, I2C_INT_FLAG_ADDSEND)) {
i2c_interrupt_flag_clear(I2C1, I2C_INT_FLAG_ADDSEND); // 清除ADDSEND位
}
else if (i2c_interrupt_flag_get(I2C1, I2C_INT_FLAG_RBNE)) {
}
else if (i2c_interrupt_flag_get(I2C1, I2C_INT_FLAG_STPDET)) {
i2c_interrupt_flag_clear(I2C1, I2C_INT_FLAG_STPDET); // 清STPDET位
i2c_enable(I2C1);
xTaskNotifyGive((TaskHandle_t)i2c_data_manage_task_handler); // 发送接收完成任务通知
}
}
4.几种通知方式的区别
标志位做判断需要一个任务一直轮询标志位状态，比较浪费时间，并且如果有多个任务访问或更改这个标志位，可能会产生异常。
任务通知相对于信号量存在速度更快，占用内存更小的优点，但是任务通知只能通知到单个任务，信号量则能够完成更多更复杂的通知。
三、DMA发送测试函数
/***************************************************
* 名称: i2c_dma_send
* 描述: I2C DMA发送数据
* 参数: void
* 返回: void
***************************************************/
void i2c_dma_send(void)
{
while (i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_I2CBSY)) {}; // 等待I2C总线空闲
i2c_start_on_bus(I2C0); // 发送起始标志位
while (!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_SBSEND)) {}; // 等待SBSEND
i2c_master_addressing(I2C0, I2C0_OWN_ADDRESS, I2C_TRANSMITTER); // 发送从机地址
while (!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND)) {}; // 等待ADDSEND
i2c_flag_clear(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND); // 清ADDSEND
i2c_dma_enable(I2C1, I2C_DMA_ON); // DMA使能
i2c_dma_enable(I2C0, I2C_DMA_ON); // DMA使能
dma_channel_enable(I2C0_TX_PERIPH, I2C0_TX_CHANNEL); // DMA通道使能
dma_channel_enable(I2C1_RX_PERIPH, I2C1_RX_CHANNEL); // DMA通道使能
while (!dma_flag_get(I2C0_TX_PERIPH, I2C0_TX_CHANNEL, DMA_FLAG_FTF)) {}; // 等待DMA全满
while (!dma_flag_get(I2C1_RX_PERIPH, I2C1_RX_CHANNEL, DMA_FLAG_FTF)) {}; // 等待DMA全满
i2c_stop_on_bus(I2C0); // 发送停止信号
while (I2C_CTL0(I2C0) & 0x0200) {}; // 等待停止信号接收
}
DMA接收通道应保持一直使能，DMA发送通道在需要发送时使能
四、DMA通道查询
目前I2C0和I2C1均已通过用户手册查得各个参数的初始化值，即宏定义中表示的参数：
#define I2C0_TX_PERIPH DMA0 // I2C0 TX DMA0
#define I2C0_TX_CHANNEL DMA_CH6 // I2C0 TX CH6
#define I2C0_RX_PERIPH DMA0 // I2C0 RX DMA0
#define I2C0_RX_CHANNEL DMA_CH5 // I2C0 RX CH5
#define I2C0_TX_SUBPERI DMA_SUBPERI1 // I2C0 TX 通道
#define I2C0_RX_SUBPERI DMA_SUBPERI1 // I2C0 RX 通道
#define I2C1_TX_PERIPH DMA0 // I2C1 TX DMA0
#define I2C1_TX_CHANNEL DMA_CH7 // I2C1 TX CH7
#define I2C1_RX_PERIPH DMA0 // I2C1 RX DMA0
#define I2C1_RX_CHANNEL DMA_CH2 // I2C1 RX CH2
#define I2C1_TX_SUBPERI DMA_SUBPERI7 // I2C1 TX 通道
#define I2C1_RX_SUBPERI DMA_SUBPERI7 // I2C1 RX 通道
#define I2C0_DATA_ADDRESS 0x40005410 // I2C0寄存器地址 0x40005410 I2C_DATA(I2C0)
#define I2C1_DATA_ADDRESS 0x40005810 // I2C1寄存器地址 0x40005810 I2C_DATA(I2C1)
例如GD32FXX系列的DMA通道可通过下表查询
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