第9章UART及IIC、IIS、SPI总线接口

1、 第9章 UART及 IIC、IIS、SPI总线接口2022-6-232本章重点本章重点: S3C2410A UART概述；UART操作；UART特殊功能寄存器；UART与RS-232C接口连接举例；UART与红外收发器连接举例。 S3C2410A IIC总线接口概述；IIC总线接口组成与操作方式中的功能关系；IIC总线接口4种操作方式的操作流程图；IIC总线接口特殊功能寄存器；IIC总线接口程序举例。 S3C2410A IIS总线接口概述；IIS总线接口组成和发送/接收方式；音频串行接口数据格式；IIS总线接口特殊功能寄存器；IIS总线接口程序举例。 S3C2410A SPI总线接口概述；S

2、PI总线接口组成和操作；SPI传输格式与DMA方式发送/接收步骤；SPI总线接口特殊功能寄存器；SPI总线接口应用举例。2022-6-2339.1 UART 9.1.1 UART概述 UART概述位于S3C2410A芯片内部的通用异步收发器（UART）提供了三个独立的异步串行I/O（Serial I/O，SIO）端口（或通道）。每个端口能够基于中断或基于DMA方式操作。 换句话说，UART能够产生中断或DMA请求，用来在CPU（或内存）与UART之间传输数据。 2022-6-234使用系统时钟时，UART能够支持位传输速率最高达到230Kbps。如果外设为UART提供时钟UEXTCLK，那么U

3、ART能够以更高的速度操作。 每个UART通道含有两个16字节的FIFO（First In First Out，先进先出）寄存器，一个用于接收数据，一个用于发送数据。 可以对S3C2410A UART以下参数通过编程设置：波特率；通常方式或红外（Infra Red，IR）发送/接收方式；数据格式设置：1位或2位停止位；58位数据位；奇偶校验方式。2022-6-235 如图9.1所示，每个UART通道含有一个波特率发生器，一个发送器，一个接收器，一个控制单元。 波特率发生器使用PCLK或UEXTCLK时钟。2022-6-236图9.1 UART框图2022-6-237 发送器和接收器各有一个16

4、字节的FIFO（即缓冲区）寄存器和移位器。在FIFO方式，要发送的数据先写入FIFO寄存器，然后复制到发送移位器，通过发送数据引脚TxDn移位输出；而接收数据从接收数据引脚RxDn输入并移位，然后从接收移位器复制到FIFO寄存器。在非FIFO方式，要发送的数据先写入发送保持寄存器，然后复制到发送移位器，通过TxDn引脚移位输出；要接收的数据通过RxDn引脚输入并移位，然后从移位器复制到接收保持寄存器。在FIFO方式，每个缓冲区寄存器的全部16字节用作FIFO寄存器。在非FIFO方式，仅仅每个缓冲区寄存器中的1字节用作保持寄存器。2022-6-238S3C2410A中的UART有以下特点： 三个

5、端口中每个端口的数据发送/接收可以基于中断或基于DMA方式操作，也可以基于查询方式操作； UART通道0、1和2支持红外通信协议IrDA1.0； UART通道0和1带有nRTS0、nCTS0、nRTS1和nCTS1。2022-6-239 UART使用的引脚信号RxD2:0：UART接收数据输入；TxD2:0：UART发送数据输出；nCTS1:0：UART清除发送输入信号；nRTS1:0：UART请求发送输出信号；UEXTCLK： UART时钟信号，由外部UART设备或系统提供。2022-6-23109.1.2 UART操作 UART操作包括：数据发送数据接收自动流控制中断/DMA请求产生错误状

6、态FIFO波特率发生器红外方式2022-6-2311 数据发送 发送数据帧格式是可编程的。一帧数据由1位起始位，58位数据位，1位可选择的奇偶校验位和1位或2位停止位组成。 数据接收与数据发送格式一样，可编程。接收器能够检测溢出错误（overrun error）和帧错误（frame error）。 接收超时条件出现，指示当接收器在（接收）3个字的时间内没有接收到任何数据，并且在FIFO方式Rx（接收）FIFO不空。2022-6-2312 自动流控制 S3C2410A的UART0和UART1使用nRTS和nCTS信号，支持自动流控制（Auto Flow Control，AFC）。 非自动流控制（

7、由软件控制nRTS和nCTS） RS-232C接口 如果用户要通过RS-232C连接UART到调制解调器接口，nRTS、nCTS、nDSR、nDTR、nDCD和nRI信号是需要的，但是UART不支持这么多的信号。在这种情况下，用户应该使用通用I/O端口（GPIO），由软件控制产生这些信号。2022-6-2313 中断/DMA请求产生 S3C2410A每个UART有5种状态信号，溢出错误、帧错误、接收缓冲区数据准备好、发送缓冲区空和发送移位器空，它们由对应的UART状态寄存器UTRSTATn和UERSTATn表示。 与FIFO有关的中断见表9-1(P297)。2022-6-2314 UART错误

8、状态FIFO除了接收FIFO，UART还有错误状态FIFO。错误状态FIFO指示，在接收FIFO中哪一个数据接收时有错误。只有当有错误的数据准备读出时，错误中断将被发出。 带有错误的字符在未被读出时，不产生错误中断，如表9-2和图9.3(P298)所示。 2022-6-2315 波特率发生器 每个UART通道的波特率发生器（baud rate generator），为发送器和接收器提供连续的时钟信号。用于波特率发生器的源时钟（source clock）可以选择S3C2410A的内部系统时钟PCLK，或由外部UART设备、系统，通过S3C2410A引脚UEXTCLK引入，方法是通过UCONn寄存

9、器的时钟选择位UCONn10选择。波特率时钟可以通过对源时钟（PCLK或者UEXTCLK）16分频和对在UART波特率系数寄存器（UBRDIVn）中的16位分频数设置得到。2022-6-2316 回送方式（loop back mode）UART提供的测试方式，用于在通信连中隔离故障。TxD发送的数据经由RxD被接收到接收器。允许处理器校验每个串口内部发送和接收的数据通路。由UART控制寄存器UCONn设置回送方式位指定。2022-6-2317 红外方式 S3C2410A UART模块支持红外（Infra Red，IR）方式发送和接收数据，可以在UART线控制寄存器ULCONn中通过设置红外方式

10、位指定。图9.4给出了红外方式功能模块图。2022-6-2318 在红外方式，当发送数据位是0时，发送脉冲宽度是通常方式（非红外方式）串行发送一位时长的3/16。在红外接收方式，接收器必须检出这个3/16的脉冲，并识别作为0，详见图9.5图9.7(P299-300)。2022-6-23199.1.3 UART特殊功能寄存器 UART线控制寄存器 UART的3个通道各有1个线控制寄存器，分别是ULCON0、ULCON1和ULCON2，对应地址是0 x50000000、0 x50004000和0 x50008000，可读写，Reset值均为0 x00，推荐使用值为0 x3，具体含义见表9-3。20

11、22-6-2320表9.3 UART行控制寄存器的位功能ULCONn的位功能的位功能 位位 设置设置 保留 7 保留位 红外正常模式选择 6 0：正常模式；1：红外模式 奇偶校验模式选择 5:3 0 xx：无奇偶校验；100：奇校验101：偶校验110：强制奇偶校验校验1；111：强制奇偶校验校验0 停止位选择 2 0：每帧1个停止位；1：每帧2个停止位 发送或者接收字长设置 1:0 00：5位；01：6位；10：7位；11：8位 2022-6-2321 UART控制寄存器 UART的3个通道各有1个控制寄存器，分别是UCON0、UCON1和UCON2，对应地址是0 x50000004、0 x

12、50004004和0 x50008004，可读写，Reset值均为0 x00，推荐使用值为0 x245，具体含义见表9-4。2022-6-2322UCONn的位功能的位功能位位设置设置波特率时钟选择波特率时钟选择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发送中断请求类型发送中断请求类型90：脉冲；：脉冲；1：电平：电平接收中断请求类型接收中断请求类型80：脉冲；：脉冲；1：电平：电平Rx超时中断使能超时中断使能70：禁止；：禁

13、止；1：使能：使能接收错误状态中断接收错误状态中断使能控制使能控制60：禁止；：禁止；1：使能：使能回送模式选择回送模式选择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2022-6-2323发送模式选择3:2确定将Tx数据写入UART发送缓冲寄存器的模式。00：禁止；01：中断请求或查询模式；10：DMA0请求（仅UART0），DMA3请求（仅UART2）；11：DMA1请求（仅UART1）接收模式选择1:0确定从UART接收缓冲寄存器读数据的模式。00：禁止；01：中断请求或查询模式；10：DMA0请求（仅UART0），DMA3请求（仅UART2）；11：DMA1

14、请求（仅UART1）2022-6-2324 UART FIFO控制寄存器 UART的3个通道各有1个FIFO控制寄存器，分别是UFCON0、UFCON1和UFCON2，对应地址是0 x50000008、0 x50004008和0 x50008008，可读写，Reset值均为0 x00，推荐使用值为0 x0，具体含义见表9-5。2022-6-2325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发送发送FIFO的触发的触发条件选择条件选择7:600：空；：空；01：4字节；字节；10：8字节；字节；11：12字字节节接收接收FI

15、FO的触发的触发条件选择条件选择5:400：4字节；字节；01：8字节；字节；10：12字节；字节；11：16字节字节保留保留3保留位保留位Tx FIFO复位位复位位2该位在该位在FIFO复位后自动清除。复位后自动清除。0：正常；：正常；1：Tx FIFO复位复位Rx FIFO复位位复位位1该位在该位在FIFO复位后自动清除复位后自动清除0：正常；：正常；1：Rx FIFO复位复位FIFO使能控制使能控制00：禁止；：禁止；1：使能：使能2022-6-2326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发送发

16、送FIFO的触发的触发条件选择条件选择7:600：空；：空；01：16字节；字节；10：32字节；字节；11：48字节字节接收接收FIFO的触发的触发条件选择条件选择5:400：1字节；字节；01：8字节；字节；10：16字节；字节；11：32字节字节保留保留3保留位保留位Tx FIFO复位位复位位2该位在该位在FIFO复位后自动清除。复位后自动清除。0：正常；：正常；1：Tx FIFO复位复位Rx FIFO复位位复位位1该位在该位在FIFO复位后自动清除复位后自动清除0：正常；：正常；1：Rx FIFO复位复位FIFO使能控制使能控制00：禁止；：禁止；1：使能：使能2022-6-2327

17、UART调制解调器控制寄存器（UMCONn） UMCON0和UMCON1是UART通道0和通道1的调制解调器控制寄存器，地址分别是0 x5000000C和0 x5000400C，可读写，Reset值均为0 x00，具体含义见表9-6。另外，地址为0 x5000800C的寄存器保留。2022-6-2328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复位位复位位3:1保留位，必须为保留位，必须为0FIFO使能控制使能控制0如果如果AFC使能，该

18、位忽略；使能，该位忽略；如果如果AFC禁止，禁止，nRTS由软件控制由软件控制2022-6-2329 UART发送/接收状态寄存器 UTRSTAT0、UTRSTAT1和UTRSTAT2分别是UART通道0、通道1和通道2的发送和接收状态寄存器，对应地址是0 x50000010、0 x50004010和0 x50008010，只读，Reset值均为0 x6，具体含义见表9-7。2022-6-2330 UART（接收）错误状态寄存器 UART的3个通道各有1个（接收）错误状态寄存器，分别是UERSTAT0、UERSTAT1和UERSTAT2，对应地址是0 x50000014、0 x50004014

19、和0 x50008014，只读，Reset值均为0 x0，具体含义见表9-8。2022-6-2331 UART FIFO状态寄存器 UART的3个通道各有1个UART FIFO状态寄存器，分别是UFSTAT0、UFSTAT1和UFSTAT2，对应地址是0 x50000018、0 x50004018和0 x50008018，只读，Reset值均为0 x0000，具体含义见表9-9。2022-6-2332 UART调制解调器状态寄存器 UART通道0和通道1各有1个UART调制解调器状态寄存器，分别是UMSTAT0和UMSTAT1，对应地址是0 x5000001C和0 x5000401C，只读，R

20、eset值均为0 x0，具体含义见表9-10和图9.8。另外，地址为0 x5000801C的寄存器保留。2022-6-2333 UART发送缓冲区寄存器（发送保持寄存器与发送FIFO寄存器） UART发送缓冲区寄存器，在禁止使用FIFO方式，仅仅把缓冲区的1字节用作发送保持寄存器；在允许使用FIFO方式，缓冲区全部16字节用作发送FIFO寄存器。 在表9-5中，如果UFCONn0=0，禁止使用FIFO，由处理器送来的8位发送数据，保存到发送保持寄存器。如果UFCONn0=1，允许使用FIFO，由处理器送来的8位发送数据，保存到发送FIFO寄存器。 UART通道0、通道1和通道2各有1个发送缓冲

21、区寄存器，分别是UTXH0、UTXH1和UTXH2，具体内容见表9-11。UTXHn中位7:0称为TXDATAn域。2022-6-2334 UART接收缓冲区寄存器（接收保持寄存器与接收FIFO寄存器） UART接收缓冲区寄存器，在禁止使用FIFO方式，仅仅把缓冲区的1字节用作接收保持寄存器；在允许使用FIFO方式，缓冲区全部16字节用作接收FIFO寄存器。 在表9-5中，如果UFCONn0=0，禁止使用FIFO，UART接收到的数据保存在接收保持寄存器。如果UFCONn0=1，允许使用FIFO，UART接收到的数据保存在接收FIFO寄存器。 UART通道0、通道1和通道2各有1个接收缓冲区寄

22、存器，分别是URXH0、URXH1和URXH2，具体内容见表9-12。URXHn中位7:0称为RXDATAn域。2022-6-2335 UART波特率分频寄存器 UART的3个通道各有1个波特率分频寄存器，分别是UBRDIV0、UBRDIV1和UBRDIV2，用于确定每个通道的发送/接收波特率，具体含义见表9-13。 UBRDIVn的值可以利用下面的表达式确定：的值可以利用下面的表达式确定：UBRDIVn = （int）（）（PCLK/（bps16） ）1式中，分频数值在式中，分频数值在1216 1之间。之间。 对于精确的对于精确的UART操作，操作，S3C2410A也支持对也支持对UEXTC

23、LK进行分频。如果进行分频。如果S3C2410A使用由外部的使用由外部的DART设备或系设备或系统提供的统提供的UEXTCLK信号，那么信号，那么UART的连续的时钟将严的连续的时钟将严格与格与UEXTCLK同步。用户可以得到更精确的同步。用户可以得到更精确的UART操作。操作。2022-6-2336 UBRDIVn的值可以利用下面的表达式确定：的值可以利用下面的表达式确定：UBRDIVn = （int）（）（UEXTCLK / （bps 16） ） 1式中，分频数值在式中，分频数值在12161之间，并且之间，并且UEXTCLK应该小于应该小于PCLK。 例如，如果波特率是例如，如果波特率是1

24、15 200 bps，PCLK或者或者UEXTCLK是是40MHz，UBRDIVn的值为：的值为：UBRDIVn = （int）（）（40000000/（115200 16）-1= （int）（）（21.7）-1= 21-1 = 202022-6-23379.1.4 UART与RS-232C接口连接举例 RS-232C接口简介 RS-232C接口简称RS-232C。RS-232C标准是由美国EIA（电子工业联合会）与BELL公司共同开发并于1969年公布的一个串行通信协议。这个协议适合于数据传输速率比较低的场合。协议规定了信号线的功能和电气特性等内容。RS-232C接口目前广泛地用于PC机、嵌

25、入式系统和外部设备之间短距离、低速度的通信中。2022-6-2338 协议规定了TxD（Transmitted Data，发送数据）RxD（Received Data，接收数据）数据信号线逻辑0的电平为+5V+15V，逻辑1的电平为-5V-15V，即使用负逻辑表示。DTR：数据终端就绪。DSR：数据设备就绪。RTS：请求发送。CTS：允许发送或清除发送。DCD：载波检测。RI：振铃提示。2022-6-2339 UART与RS-232C连接举例 S3C2410A的 UART0与MAX3232、MAX3232与DB-9连接见图9.12。2022-6-2340图9-10 DB9连接器2022-6-2

26、341图9.12 UART0与MAX3232与DB9连接2022-6-2342 UART编程举例 对于图9.12，UART初始化、读UART、写UART等程序部分代码见例9.1。 程序中开始部分定义了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中对于设置GPIO端口和中断处理，没有列出全部程序，重点是对UART的编程。 【例9.1】S3C2410A UART通道0、1、2初始化，等待发送移位器空，查询方式得到一个字符和发送一字节的程序。 (参考书P308-310)2022-6-23431. 初始化操作初始化操作参数pclk为时钟源的时钟频率，band为数据传输的波特率，初始

27、化函数Uart_Init （ ）的实现如下：void Uart_Init (int 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，无奇偶校验，行控制寄存器：正常模式，无奇偶校验，1位停位停止止 位，位，8位数据位位数据位 rUCON00 x245

28、 ; /控制寄存器控制寄存器 rUBRDIV0 =(int)(pclk/16/baud+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+）;2022-6-23442. 发送数据发送数据 其中whichUart为全局变量，指示当前选择的UART通道，使用串口发送一个字节的代码如下：void Uart_SendByte（int data） if（whichUart= =0） if（data= =n） while（！（！（rUTR

29、STAT00 x2）；）； Delay（10）；）； /延时，与终端速度有关延时，与终端速度有关 WrUTXH0（r）；）； while(!(rUTRSTAT00 x2)； /等待，直到发送状态就绪等待，直到发送状态就绪 Delay（10）；）； WrUTXH0（data）；）； 2022-6-2345 else if（whichUart= =1） if（data=n） while（!(rUTRSTAT10 x2)）；）； Delay（10）；）； /延时，与终端速度有关延时，与终端速度有关 rUTXH1=r； while(!(rUTRSTAT10 x2)； /等待，直到发送状态就绪等待，直到

30、发送状态就绪 Delay（10）；）； rUTXH1data； 2022-6-2346 else if（whichUart= =2） if （data= =n） while（！（！（rUTRSTAT20 x2）；）； Delay（10）；）； /延时，与终端速度有关延时，与终端速度有关 rUTXH2r； while(！(rUTRSTAT20 x2)； /等待，直到发送状态就绪等待，直到发送状态就绪 Delay（10）；）； rUTXH2data； 2022-6-23473. 接收数据接收数据如果没有接收到字符则返回0。使用串口接收一个字符的代码如下： char Uart_GetKey（void

31、） if（whichUart0） if（rUTRSTAT00 x1） /UART0接收到数据接收到数据 return RdURXH0（）；（）； else return 0； else if（whichUart= =1） if（rUTRSTAT10 x1） /UART1接收到数据接收到数据 return RdURXH1（）；（）； else return 0； else if（whichUart= =2） if（rUTRSTAT20 x1）/UART2接收到数据接收到数据 return RdURXH2（）；（）； else return 0； else return 0；2022-6-2348

32、9.1.5 UART与红外收发器连接举例 红外通信概述 红外通信以红外线作为信息的载体进行数据传输，适合于短距离、点对点、直线式数据传输。红外通信技术在嵌入式系统有着比较广泛的应用。 红外通信利用波长850nm900nm之间的红外线作为信息的载体进行通信。红外通信技术将二进制数调制成脉冲序列，驱动红外线发射管向外发射红外光；而接收端则将收到的红外光脉冲信号转换成电信号，再进行放大、滤波、解调后还原成二进制数。2022-6-2349 典型的红外数据传输模块由4部分组成：接口电路、编/解码器、发送器和接收器。S3C2410A UART接口电路中包含了编/解码器，见图9.4图9.7，实现了信号的调制

33、和解调。红外发送和接收器可以做成一个器件，简称红外收发器。 红外通信按发送速率可以分为SIR（Serial Infra Red）、MIR（Medium Infra Red）、FIR（Fast Infra Red）和VFIR（Vary Fast Infra Red）方式。其中SIR方式通信速率较低，最高速率为115.2Kbps，支持异步、半双工方式，通常依托UART接口。其他三种方式传输速率较高。2022-6-2350 IrDA1.0是一个红外通信协议，IrDA（Infrared Data Association，红外数据协会）协议规定了红外传输的距离为1m，速率为9.6115.2Kbps，响应

34、角度为15，响应时间为10ms等内容。2022-6-2351 UART与红外收发器的连接 S3C2410A UART2与红外收发器的连接见图9.13(P311)。 支持红外方式的UART编程举例 对于图9.13，例9.2给出了对应的初始化、发送一字节和接收一字节的程序片段。由于采用半双工方式，数据的收、发之间加了一定间隔的延时。2022-6-2352 【例9.2】支持红外方式的UART编程举例。 初始化UART 发送一字节程序 接收一字节程序(见参考书P312)2022-6-23539.2 IIC总线接口 9.2.1 IIC总线接口概述 常用IIC总线接口概述IIC（Intel Integra

35、ted Circuit）总线一般称为内部集成电路总线，也写作I2C或I2C。IIC总线是20世纪80年代初由飞利浦公司发明的一种双向同步串行总线，是目前较为常用的一种串行总线。总线接口可以做成专用芯片，也可以集成在微处理器内部，如S3C2410A微处理器内部就集成了IIC总线模块。IIC总线可以与许多设备连接，如图9.14所示。 2022-6-2354图9.142022-6-2355 IIC总线数据传送速率在标准模式下为100Kb/s；快模式下为400Kb/s；高速模式下为3.4Mb/s。 IIC总线仅有两条信号线：SDA（Serial Data Line，串行数据线）是数据信号线，SCL（S

36、erial Clock Line，串行时钟线）是时钟信号线，另外设备之间还要连接一条地线，图9.14中未画出地线。 与IIC总线连接的设备，使用集电级/漏级开路门电路，以“线与”（Wired-AND）方式分别连接到SDA、SCL线上，SDA和SCL线要外接上拉电阻，如图9.14所示。2022-6-2356 连接到IIC总线上的设备可以分为总线主设备和总线从设备。 总线主设备是能够发起传送，发出从设备地址和数据传送方向标识、发送或接收数据、能够产生时钟同步信号、能够结束传送的设备。总线主设备也称总线主、主设备。 总线从设备是能被主设备寻址、接收主设备发出的数据传送方向标识、接收主设备送来的数据，

37、或者给主设备发送数据的设备。总线从设备也称从设备。2022-6-2357 IIC总线是一个真正的多主（multi-master）总线，总线上可以连接多个总线主设备，也可以连接多个总线从设备，如图9.15所示。2022-6-2358 每一个连接在IIC总线上的设备，在系统中都被分配了一个唯一的地址。地址用7位二进制数表示。扩展的IIC总线允许使用10位地址。设备地址用7位表示时，地址为0000000的一般用于发出通用呼叫，也称总线广播。 IIC总线被设计成多主总线结构，多个主设备中的任何一个，可以在不同时刻起到主控设备的作用，因此不需要一个全局的主控设备在SCL上产生时钟信号。只有传送数据的主设

38、备驱动SCL。当总线空闲时，SDA和SCL同时为高电平。2022-6-2359 IIC多主总线接口中含有冲突检测机制，保证了多个主设备同时要求发送数据时，只能有一个主设备占有总线，不会造成数据冲突。2022-6-2360 S3C2410A微处理器IIC总线接口特点 在多主IIC总线模式，多个S3C2410A微处理器中的每一个，能够接收由从设备发送来的串行数据，或发送串行数据给从设备。主S3C2410A能够启动或停止IIC总线的数据传送。在S3C2410A中，标准的总线仲裁过程用于IIC总线。 当IIC总线空闲时，SDA和SCL两条线都应该是高电平。 2022-6-2361 当SCL稳定在高电平

39、，SDA从高电平变到低电平，能够启动开始条件；而SDA从低电平变到高电平能够启动停止条件，参见图9.18。 开始和停止条件总是由主设备产生。开始条件之后总线上传送的第一字节数据中的7位是地址值，能够确定总线主设备所选择的从设备，另外一位确定传送的方向是读还是写，参见图9.19。 2022-6-2362 送到SDA线上的每个数据以字节为单位，为8位。在总线传送期间发送或接收的字节数没有限制。数据先从最高有效位（Most-Significant Bit，MSB）发送，每一字节之后应该立即被跟随一个响应（ACKnowledge，ACK）位，参见图9.19(P317)。2022-6-2363 IIC总

40、线接口用到的S3C2410A引脚信号 IICSDA，IIC总线数据； IICSCL，IIC总线时钟。2022-6-23649.2.2 IIC总线接口组成与操作方式中的功能关系 IIC总线接口组成框图 S3C2410A微处理器IIC总线接口组成框图见图9.17。SDA数据线和SCL时钟线也称为IICSDA和IICSCL。 PCLK为系统时钟信号。 S3C2410A微处理器IIC总线数据传送速率支持标准模式和快模式。2022-6-2365图9.172022-6-2366 IIC总线接口操作方式中的功能关系 S3C2410A微处理器IIC总线接口有4种操作方式，分别是主/发送方式、主/接收方式、从/

41、发送方式和从/接收方式。 开始和停止条件 数据传送格式 ACK信号传送 读写操作 总线仲裁过程 中止条件（abort condition） 配置IIC总线2022-6-23679.2.3 IIC总线接口4种操作方式 S3C2410A微处理器IIC总线接口有4种操作方式： 主/发送方式； 主/接收方式； 从/发送方式； 从/接收方式。2022-6-2368 在IIC发送（Tx）或接收（Rx）操作之前，必须按以下步骤执行：如果需要，由处理器写自己的从地址到IICADD寄存器。设置IICCON寄存器： 中断允许； 定义SCL周期。设置IICSTAT，允许串行输出。2022-6-2369 在主/发送方

42、式时，首先要指定从地址，即接收方（从设备）的地址，这个地址要由主设备发送出去，传送到从设备，所以在主/发送方式时，首先要由处理器将从地址写入IIC总线发送/接收数据移位寄存器IICDS中。2022-6-2370 在从/接收方式时，IIC总线地址寄存器IICADD内容，是由处理器写入的，并且在从设备中保存的，是从设备自己的地址。当处在从/接收方式的设备，从IIC总线收到从地址时，保存在IICDS寄存器中，与自己的IICADD寄存器中的从地址比较，判断收到的地址是否是自己的地址。如果是，该从设备接收由主设备发送来的数据。2022-6-2371 在多主IIC总线系统中，主设备也可以处在接收方式，因此

43、要指定的从地址是从设备发送方的地址，这个地址要由主设备发送出去，传送到从设备，所以在主/接收方式时，从地址要写入IIC总线发送/接收数据移位寄存器IICDS中。 当处在从/发送方式的设备，收到这个地址时，保存在IICDS寄存器中，要与IICADD寄存器中自己的地址比较，判断收到的地址是否是自己的地址，如果是，从设备发送数据，主设备接收数据。2022-6-2372 主/发送方式操作 主/发送方式也写作M/T，发送也写作Tx。主/发送方式操作见图9.22(P319)。 主/接收方式操作 主/接收方式也写作M/R，接收也写作Rx。主/接收方式操作见图9.23(P320)。2022-6-2373 从/

44、发送方式操作 从/发送方式也写作S/T，发送也写作Tx。从/发送方式操作见图9.24(P321)。 从/接收方式操作 从接收方式也写作S/R，接收也写作Rx。从/接收方式操作见图9.25(P321)。2022-6-23749.2.4 IIC总线接口特殊功能寄存器 多主IIC总线控制寄存器 多主IIC总线控制寄存器IICCON地址为0 x54000000，可读写，8位，Reset值为0 x0 x，（低4位未定义）具体含义见表9-15。 多主IIC总线控制/状态寄存器 多主IIC总线控制/状态寄存器IICSTAT地址为0 x54000004，可读写，8位，Reset值为0 x00，具体含义见表9-

45、16。2022-6-2375 多主IIC总线地址寄存器 多主IIC总线地址寄存器IICADD，地址为0 x54000008，可读写，8位，Reset值不确定，具体含义见表9-17。 多主IIC总线发送/接收数据移位寄存器 多主IIC总线发送/接收数据移位寄存器IICDS，地址为0 x5400000C，可读写，8位，Reset值不确定，具体含义见表9-18。2022-6-23769.2.5 IIC总线接口程序举例 【例9.3】以下是Linux操作系统对IIC总线操作的部分程序实例，包括初始化、IIC读和IIC写等函数。程序部分从IIC读、IIC写开始阅读。 (见参考书P323-327)2022-

46、6-23779.3 IIS总线接口 9.3.1 IIS总线接口概述 常用IIS总线接口概述目前许多数字电子产品，如便携式CD机、手机、MP3、MD、VCD、DVD和数字电视机等，都使用了数字音频系统。IIS（Intel-IC Sound）总线一般称为集成电路内部声音总线，也写作I2S。IIS总线源于SONY和PHILIPS等公司共同提出的一个串行数字音频总线协议，许多音频编解码器（CODEC）和微处理器都提供了对IIS总线的支持。IIS总线只传送音频数据，其他信号（如控制信号）必须另外单独传送。2022-6-2378为了尽可能减少芯片引脚数，通常IIS只使用3条串行总线（不同芯片可能会有所不同

47、），3条线分别是：提供分时复用功能的数据线SD，SD传送数据时由时钟信号同步控制，且以字节为单位传送，每字节的数据传送从左边的二进制位MSB开始；字段选择线WS，WS为0或1表示选择左声道或右声道；时钟信号线SCK，能够产生SCK信号的设备称为主设备，从设备引入SCK作为内部时钟使用。IIS总线接口支持通常的IIS和MSB_justified（MSB调整IIS）两种数据格式。 2022-6-2379 S3C2410A微处理器IIS总线接口概述 S3C2410A内部集成了IIS总线接口模块，图9.26是S3C2410A与PHILIPS公司数字音频串行输入/输出接口芯片UDA1341TS连接的一个

48、例子。2022-6-2380 图9.26中UDA1341TS是一个低成本、小尺寸、低功耗、高性能的立体声音频编解码器，支持IIS和L3两种接口。 片内有音频数据用的A/D转换器和D/A转换器。芯片提供了两个麦克风输入通道，分别连接到VINL1和VINR1、VINL2和VINR2引脚。 芯片提供了一路输出，通过VOUTR和VOUTL与扬声器连接。 片内配置了可编程增益放大器和自动增益控制器，扬声器音量可以编程调节或进入静音状态；在ADC路径上，还提供了可编程滤波器、混频器等。2022-6-2381 图9.26中S3C2410A与UDA1341TS的连线由两组接口组成。l一组是IIS总线接口，在S

49、3C2410A端信号是： CDCLK（CODEC系统时钟）； I2SSCLK（IIS总线串行时钟）； I2SLRCK（IIS总线声道选择时钟）； I2SSDI（IIS总线串行数据输入）； I2SSDO（IIS总线串行数据输出）。2022-6-2382n另一组是L3总线接口在S3C2410A端在UDA1341TS端nGPG10L3DATA（L3总线数据，输入/输出）nGPG8L3MODE（L3总线模式，输入）nGPG9L3CLOCK（L3总线时钟，输入）。2022-6-2383 音频数据传送过程音频数据传送过程可以简单描述为：处理器通过IIS总线接口，控制音频数据在S3C2410A内存与UDA1

50、341TS之间传送。连接在UDA1341TS上的麦克风信号在UDA1341TS内部经过A/D转换器等，转换成二进制数，串行通过DATAO引脚送到S3C2410A的IIS模块，在IIS模块中数据转换成并行数据，然后使用通常存取方式或DMA存取方式，将并行数据保存在内存中；而内存中要输出的音频数据，使用通常存取方式或DMA存取方式，将数据并行传送到IIS模块，在IIS模块中转换成串行数据，串行通过DATAI引脚送到UDA1341TS，在片内经过D/A转换器等，变成模拟信号，经过驱动器等，驱动扬声器。2022-6-2384 S3C2410A中传送方式的选择、串行数据接口格式、发送/接收方式的选择等都

51、可以通过IIS接口控制器的寄存器设置。 L3接口用来传送控制信号，控制外部编解码器，相当于混音器控制接口。L3接口可以对麦克风输入、扬声器输出的音频信号音量大小等进行控制。L3接口连接在S3C2410A的3个通用输入输出引脚上，S3C2410A利用这3个I/O端口引脚模拟L3总线的全部时序和协议。L3总线时钟不是连续时钟，只有数据线上有数据时，它才会发出8个周期的时钟信号，其他时间保持高电平。2022-6-2385 L3传送模式有两种，地址模式和数据传送模式。地址模式用于确定数据传送的目的寄存器，而数据传送模式只进行控制数据的传送。2022-6-23869.3.2 IIS总线接口组成和发送/接

52、收方式 IIS总线接口组成框图 S3C2410A微处理器IIS总线接口组成框图见图9.27。2022-6-2387在图9.27中，BRFC表示总线接口、寄存器组和状态机。总线接口逻辑和FIFO存取由状态机控制。IPSR_A和IPSR_B是两个5位的预分频器。一个用于IIS总线接口的主时钟发生器，另一个用于外部CDCLK时钟发生器。发送数据时，数据被写入TxFIFO；接收数据时，从RxFIFO读出数据。TxFIFO和RxFIFO长度各为64字节。SCLKG称为主I2SSCLK产生器，在主方式时，串行位时钟由主时钟产生。CHNC表示声道发生器和状态机。由声道状态机产生并控制I2SSCLK和I2SL

53、RCK。SFTR表示16位移位寄存器。在发送方式，并行数据被移位串行输出；在接收方式，串行数据移位输入形成并行数据。2022-6-2388 IIS总线接口发送/接收方式 只发送或只接收方式 只发送或只接收方式可以采用通常（normal）传送方式或DMA传送方式。 通常传送方式 DMA传送方式 同时发送和接收方式在这种方式下，IIS总线接口能同时发送和接收数据。2022-6-23899.3.3 音频串行接口数据格式 IIS总线格式与S3C2410A连接的IIS总线中，除了系统时钟CDCLK外的4条线，分别是串行数据输入I2SSDI、串行数据输出I2SSDO、左右声道选择时钟I2SLRCK和串行时

54、钟I2SSCLK。能够产生I2SLRCK和I2SSCLK信号的设备是主设备。 2022-6-2390串行数据以2的补码形式传送，先传送MSB。先传送MSB是由于发送器发送器和接收器接收器可能有不同的字长。发送器无需知道接收器能够处理的位数，接收器也无需知道发送器发送的位数。 2022-6-2391当系统的一个字的长度比发送器的一个字的长度更长时，系统的数据中的每个字的低有效位被截掉（低有效位数据被设置为0），作为发送数据。如果接收器收到的位数，比接收器一个字的长度更长时，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数比它的字的长度短，

55、那么缺省的位在内部被置为0。最高有效位有固定的位置，而最低有效位取决于字长。在I2SLRCK改变后经过1个时钟周期之后，发送器发送下一个字的最高有效位，见图9.28。 IIS-BUS FORMAT(N=8 or 16)2022-6-2392MSB-Justified FORMAT(N=8 or 16)2022-6-23932022-6-2394左右声道选择线指示正在传送的数据所在的声道。I2SLRCK能够在串行时钟信号的后沿或前沿改变，而它的长度不需要对称。在从设备，I2SLRCK信号在时钟信号的前沿被锁存。I2SLRCK在最高有效位被传送的前一个周期改变。 MSB（LEFT）JUSTIFIE

56、D数据格式2022-6-2395 采样频率和主时钟举例音频系统时钟，即图9.27中的CDCLK，也称为CODEC时钟或CODECLK，它的频率为采样（sampling frequency，简称fs）频率的256倍或384倍。CODECLK是由处理器主时钟PCLK经过预分频器IPSR_B，预分频后得到。预分频器的值，在IISPSR寄存器的bit4:0中设置。CODECLK与采样频率对应关系见表9-19。串行位时钟（I2SSCLK）的频率，可以选择采样频率的16、32、48倍，参考表9-20。IISLRCK与与CODECLK的关系如表的关系如表919所示，表中所示，表中fs为采样频率为采样频率20

57、22-6-2396IISLRCK（fs）/（kHz）8.00011.02516.00022.05032.00044.10048.00064.00088.20096.000CODECLK/（MHz）256 fs2.04802.82244.09605.64488.192011.289612.288016.384022.579224.5760384 fs3.07204.23366.14408.467212.288016.934418.432024.576033.868836.8640可用的串行位时钟频率 如表9-202022-6-2397 每通道串行位每通道串行位8位位16位位串行位时钟串行位时钟(

58、IISCLK)CODECLK=256fs16fs、32fs32fsCODECLK=384fs16fs、32fs、48fs32fs、48fs2022-6-23989.3.4 IIS总线接口特殊功能寄存器 利用S3C2410A I2S总线接口实现音频录放，需要对S3C2410A I2S总线接口的相关寄存器进行正确的配置。 IIS控制寄存器IISCON IIS模式寄存器IISMOD IIS分频因子寄存器IISPSR IIS队列控制寄存器IISFCON IIS队列寄存器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（只读）左右通道索引（只读）80

59、：左通道；：左通道；1：右通道：右通道 发送发送FIFO就绪标志（只就绪标志（只读）读）70：发送：发送FIFO空；空；1：发送：发送FIFO不空不空接收接收FIFO就绪标志（只就绪标志（只读）读）60：接收：接收FIFO满；满；1：接收：接收FIFO未满未满发送发送DMA服务请求服务请求50：不使能；：不使能；1：使能：使能接收接收DMA服务请求服务请求40：不使能；：不使能；1：使能：使能发送通道空闲命令发送通道空闲命令3在空闲状态，在空闲状态，IISLRCK无效（暂停发无效（暂停发送）。送）。0：不空闲；：不空闲；1：空闲：空闲接收通道空闲命令接收通道空闲命令2在空闲状态，在空闲状态，I

60、ISLRCK无效（暂停接无效（暂停接收）。收）。0：不空闲；：不空闲；1：空闲：空闲I2S前置分频器前置分频器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（停止）；1：使能（启动）：使能（启动）100IISMOD位名位名位位功能功能主从模式选择主从模式选择80：主模式（：主模式（IISLRCK和和IISCLK为为输出模式）输出模式）1：从模式（：从模式（IISLRCK和和IISCLK为为输入模式）输入模式）发送接收模式选择发送接收模式选择7:600：不传输；：不传输；01：接收模式：接收模式10：发送模式；：发送模式；1l：发送和接收模式：发送和接收模式