I2C软件模拟协议与电容触摸控制

I2C 与 Touch slide

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　　最近做了一个与触摸滑条相关的测试，利用I2C通讯协议来配置触摸控制芯片的相关寄存器，读取触摸读数，并通过STM Studio动态显示触摸读数的变化过程。这个测试相对简单，只要搞定I2C通讯协议，后面的触摸控制芯片的相关寄存器配置就变得很简单了，所以我就简单地总结一下I2C通讯部分笔记。

　　

　　实验平台：IAR 及 STM Studio

　　实验主芯片：自制STM8L051/101评估板

　　触摸控制芯片：ProxSense IQS263

　　使用硬件触摸滑条(Touch slide)，如下图：

一、触摸控制芯片IQS263简介

　　 IQS 263 ProxSense IC是一种3通道投影(或自)电容接近和触摸控制器，具有最佳的类灵敏度，信噪比和功耗。

• 硬件原理图

　　

　　其中，通信线为RDY，SDA，SCL，都接有上拉电阻。RDY是通讯使能脚，当RDY为低电平时才支持I2C通信。

二、I2C软件模拟协议的实现：

• 自定义宏定义

#define I2C_PORT        GPIOC
#define I2C_SCL_PIN     GPIO_Pin_1
#define I2C_SDA_PIN     GPIO_Pin_0   

#define SCL_H   I2C_PORT->ODR |= I2C_SCL_PIN
#define SCL_L   I2C_PORT->ODR &= ~I2C_SCL_PIN
#define SDA_H   I2C_PORT->ODR |= I2C_SDA_PIN
#define SDA_L   I2C_PORT->ODR &= ~I2C_SDA_PIN

• 起始信号和停止信号

起始信号：当 SCL 线是高电平时 SDA 线从高电平向低电平切换

软件模拟协议实现如下：

 /**************************************
 起始信号
 **************************************/
 void Touch_Sen_Start()
 {
     SDA_H;                    //拉高数据线
     SCL_H;                    //拉高时钟线
     I2C_DELAY;                 //延时
     SDA_L;                    //产生下降沿
     I2C_DELAY;                 //延时
     SCL_L;                    //拉低时钟线
 }

停止信号： 当 SCL 是高电平时 SDA 线由低电平向高电平切换

软件模拟协议实现如下：

 /**************************************
 停止信号
 **************************************/
 void Touch_Sen_Stop()
 {
     SDA_L;                    //拉低数据线
     SCL_H;                    //拉高时钟线
     I2C_DELAY;                 //延时
     SDA_H;                    //产生上升沿
     I2C_DELAY;                 //延时
 }

注：I2C的延迟函数一般设置为5us以上

• 应答和非应答

传输时主机产生时钟，在第9个时钟时，数据发送端会释放SDA的控制权，由数据接收端控制SDA，若SDA为高电平，表示非应答信号(NACK)，低电平表示应答信号(ACK)

应答信号（ACK）：SDA为低电平

非应答信号（NACK）：SDA为高电平

软件模拟协议实现如下：

 /**************************************
 发送应答信号
 入口参数:ack (0:ACK 1:NAK)
 **************************************/
 void Touch_Sen_SendACK(u8 ack)
 {

     if (ack)//写应答信号
     {
       SDA_H;
     }
     else
     {
       SDA_L;
     }           

     SCL_H;                    //拉高时钟线
     I2C_DELAY;                 //延时
     SCL_L;                    //拉低时钟线
     I2C_DELAY;                 //延时
 }

 /**************************************
 接收应答信号
 **************************************/
 u8 Touch_Sen_RecvACK()
 {
     I2C_PORT->DDR &= ~I2C_SDA_PIN; //Set as input mode
     SCL_H;                    //拉高时钟线
     I2C_DELAY;             //延时

     if(I2C_PORT->IDR & I2C_SDA_PIN)
     {
       ack = ;    //读应答信号
     }
     else
     {
        ack = ;    //读应答信号
     }

     I2C_PORT->DDR |= I2C_SDA_PIN; //Set as output mode

     SCL_L;                    //拉低时钟线
     I2C_DELAY;                 //延时

     return ack;
 }

• I2C读写

 /**************************************
 向I2C总线发送一个字节数据
 **************************************/
 void Touch_Sen_SendByte(u8 dat)
 {
     u8 i;

     for (i=; i<; i++)         //8位计数器
     {
         if (dat & 0x80)
         {
           SDA_H;
         }
         else
         {
           SDA_L;
         }

         dat <<= ;              //移出数据的最高位
         I2C_DELAY;             //延时

         SCL_H;                //拉高时钟线
         I2C_DELAY;             //延时
         SCL_L;                //拉低时钟线
         I2C_DELAY;             //延时
     }
     Touch_Sen_RecvACK();
 }

 /**************************************
 从I2C总线接收一个字节数据
 **************************************/
 u8 Touch_Sen_RecvByte()
 {
     u8 i;
     u8 dat = ;

     SDA_H;                    //使能内部上拉,准备读取数据,
     I2C_PORT->DDR &= ~I2C_SDA_PIN; //Set as input mode

     for (i=; i<; i++)         //8位计数器
     {
         dat <<= ;
         SCL_H;                //拉高时钟线
         I2C_DELAY;             //延时
         if (I2C_PORT->IDR & I2C_SDA_PIN)//读数据
         {
           dat |=;
         } //esle curret bit is 0       

         SCL_L;                //拉低时钟线
         I2C_DELAY;             //延时
     }

     I2C_PORT->DDR |= I2C_SDA_PIN; //Set as output mode
     return dat;
 }

 //******单字节写入*******************************************

 void Single_Write_Touch_Sen(u8 REG_Address,u8 REG_data)
 {
     Touch_Sen_Start();                  //起始信号
     Touch_Sen_SendByte(I2C_SLAVE_ADDR_WR);   //发送设备地址+写信号
     Touch_Sen_SendByte(REG_Address);    //内部寄存器地址
     Touch_Sen_SendByte(REG_data);       //内部寄存器数据
     Touch_Sen_Stop();                   //发送停止信号
 }

 //********单字节读取*****************************************

 u8 Single_Read_Touch_Sen(u8 REG_Address)
 {
     u8 REG_data;

     Touch_Sen_Start();                          //起始信号
     Touch_Sen_SendByte(I2C_SLAVE_ADDR_WR);           //发送设备地址+写信号
     Touch_Sen_SendByte(REG_Address);                   //发送存储单元地址，从0开始
     Touch_Sen_Start();                          //起始信号
     Touch_Sen_SendByte(I2C_SLAVE_ADDR_RD);         //发送设备地址+读信号
     REG_data=Touch_Sen_RecvByte();              //读出寄存器数据
     Touch_Sen_SendACK();
     Touch_Sen_Stop();                           //停止信号

     return REG_data;
 }

三、Touch Slide测试及结果

　　注：IQS263芯片的一个地址对应好几个字节的寄存器，对IQS263 IC进行I2C读写时，需要进行多字节读写，I2C的多字节读写可参考上面的单字节读写部分代码。

　　滑动Touch Slide，STM Studio动态显示读数变化。