原创 PIC24F系列单片机I2C通信

近期做了一个运用PIC24F系列单片机内部的I2C模块进行和外界的具有I2C通信接口的温/湿度传感器通信，在项目实施的过程中对PIC单片机内部的I2C模块有了更深的了解，现将其写下，供大家分享，同时也希望各位能发表自己的看法，共同研究。

首先简述在这次项目中用到的具有I2C接口的传感器。本次采用的是芯科实验室的最新产品，温/湿度传感器SI7005，该产品利用I2C接口进行通信，功耗低，不需人为在进行校准，测量精度高，线性器件，可直接读出当前的温度，湿度等诸多优点。

单片机选择的是MICROCHIP公司的PIC24F32KA304单片机，该种类型的单片机基本上与MICROCHIP公司的PIC24F系列；单片机大同小异，但不支持外部引脚映射功能。在项目过程中遇到了如下的一些问题：

（1）.项目进行时，开始驱动程序写的很快，但在写完后进行调试时，第一步就无法实施。PIC单片机无法发出起始信号，由于这一问题的出现导致了后面几乎是举步维艰，完全死在了这里。出现这一问题之后首先想到的是程序中关于I2C时序不正确的问题，开始检查程序中关于I2C时序的每一句，进行修修改改，感觉没有什么问题，但运行时依旧不能发出起始信号。自己感觉程序方面没有问题，后来开始检查是否是硬件上的原因，经过查看PIC单片机的数据手册，发现上面所述的要求SDA ,SCL 的上拉电阻不能大于2.5K ,而电路板上却焊接的是10K 的电阻，便猜想是否是电阻过大了，无法将电平拉高。后来经过了解，有的地方说标准的I2C上拉电阻为4.7K ,也有的地方说是2.2K ,自己也不是很明白，就将电路板上的电阻改为了2.2K 可是可怕的事情依旧发生了电阻显然对这个无影响。还是很苦命的用万用表检查电路，有一种考试做不出来，认为试卷出的有问题......，后来看单片机的手册时无意的查看到了这个单片机的I/O端口部分，发现这个单片机和其它的稍微有一点差别，在I/O控制寄存器中多了一个ANSB寄存器，这一寄存器的功能进行I/O端口的模拟，数字功能选择，上电时单片机默认的是模拟功能，也就是说我的程序中根本就没有选通SDA SCL 作为数字通道，也就根本不可能发出正常的数字电平，从而单片机根本就发不出起始信号，此时才大彻大悟，就错在这一个微小的地方啊，天下大事必作于细啊！

（2）.前面的起始信号是发出去了，可接下来的问题又来了。单片机发出从机的地址字节后得不到从机的应答，又开始找程序问题，找不出来，又接着找硬件的问题，还是一头雾水，纠结啊！后来我们总监给了我厂家技术支持电话，要我学会解决问题的方法与途径。后来经过联系厂家的技术支持，那过边说如果没有应答的话可能是从机没有工作等原因。于是又开始检查硬件，确定从机的供电正常，SDA  SCL 线连接正常，又陷入了一头雾水中。接着又开始看传感器的数据手册，发现是从机的地址发送错了，当初手册上的序列是发送地址0x40，也就没有多想，可现在再次看时发现虽然从机的地址确实是0x40但因为第一位是表明是主机是向从机写还是读，也就是说整体要向左移一位，也就是应该要发送地址字节为0x80,哎，当初看芯片资料时不用心啊，这一错误又浪费了许多时间。我们在对硬件写驱动程序时，当遇到问题时不要自己埋头苦干，也要学会通过各种方法来解决问题，比如通过产品的技术支持就是一个很好的方法，同样一定要仔细的看芯片资料，不要因为一个细节而出错.后来经过对程序的修修改改总算是能读出传感器的数据了，还有一点需要注意，在单片机I2C模块控制器的标志位写1时，一定要确认这一位已经清0，例如 RSEN  RCEN ACKEN ,同样在I2C模块的状态寄存器中也要注意一定要等相关的状态标志位清0或者为1时，才进行下一步的操作，不然会出现冲突的情况出现.

    （3）.程序算是写完了，也能进行正确的驱动，本来以为没什么问题了，可后来发现在I2C通信速率的选择上出现了问题。PIC24F系列单片机支持400K 100K 两种总线传输速率，但在这个项目中竟然400K的可以，而100K 却不行，很奇怪吧！不过在查找这个问题时还算是比较的轻松。关键在于在I2C寄存器中的TRSTAT ,TBF这两位上的区别，之前我是用TBF来查询主机是否发送完成，这种方式下400K 因为速度比较快，还没有什么影响，但到了用100K 时就出现了当主机的数据还没有完全发完时，主机就开始了下一步的操作，也就认IWCOL（写冲突位）置1，TBF 只能表明单片机内部了发送缓冲器已经空了，并没有表明数据已经在I2C总线上完全的发送完成，也就出现了冲突的出现，而TRSTAT则表示主机是 否已经全部发送完成。这两位的区别需要注意。

基本上一个温/湿度监测系统就完成了，但是还需要进一步的对其稳定性和精度进行测试。

第一次做项目，第一次写博客，欢迎大家对上述的项目提出建议和批评。