本應(yīng)用筆記討論了通過I2C兼容接口讀取多字節(jié)數(shù)據(jù)時的注意事項。討論了一次讀取一個字節(jié)的陷阱，并給出了一些具體示例。本文還介紹了處理此類數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_方法。**

I2C是嵌入式系統(tǒng)中使用的串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議之一。它用于將低速外圍設(shè)備連接到嵌入式微處理器。它還用于中低數(shù)據(jù)速率通信。EPROM，實時時鐘系統(tǒng)存儲設(shè)備，遠(yuǎn)程溫度傳感器和I / O端口擴(kuò)展器是慢速外圍設(shè)備的一些示例。

兼容I2C的兩線式接口是一種強(qiáng)大的機(jī)制，可用于將微控制器或微處理器與低速外圍設(shè)備接口，例如具有集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的外圍設(shè)備。通過該總線進(jìn)行通信的最基本形式（即一次向/從從寄存器寫入/讀取單個字節(jié)）非常簡單。但是，為簡單起見，將自己限制在這種方法上存在一些陷阱。

通過1字節(jié)通道傳輸2字節(jié)數(shù)據(jù)

與其他任何與外圍設(shè)備（尤其是傳感器）的數(shù)字接口一樣，我們需要從設(shè)備的內(nèi)部寄存器中讀取正確的數(shù)據(jù)。當(dāng)寄存器的數(shù)據(jù)在讀取過程中發(fā)生變化時，這一點(diǎn)尤其重要。如果在數(shù)據(jù)傳輸時ADC運(yùn)行其轉(zhuǎn)換或更新寄存器，則數(shù)據(jù)可能會發(fā)生變化。許多設(shè)備具有內(nèi)部緩沖區(qū)（通常不能從外部訪問），該緩沖區(qū)包含轉(zhuǎn)換的最新結(jié)果。當(dāng)沒有I2C活動時，設(shè)備使用新數(shù)據(jù)更新所謂的“客戶可訪問”寄存器。

I2C協(xié)議一次傳輸1個字節(jié)的數(shù)據(jù)。因此，如果感興趣的總量數(shù)據(jù)長于8位并且傳輸處理不正確，則可能會出現(xiàn)問題。例如，MAX44000的環(huán)境光傳感器（ALS）數(shù)據(jù)寄存器最多可包含14位數(shù)據(jù)（加上1位表示溢出，這意味著應(yīng)增加計數(shù)/照度設(shè)置）。

我們無法直接通過I2C讀取所有ALSDATA ［13：0］，因此我們必須首先讀取寄存器0x04的內(nèi)容，然后讀取寄存器0x05的內(nèi)容，并將數(shù)據(jù)連接到至少一個16位寄存器中。但是，我們必須注意如何讀取此數(shù)據(jù)。可以簡單地執(zhí)行兩個以STOP（P）條件終止的單次讀取，如圖1所示。

這種方法有一個致命的缺陷。具體來說，發(fā)送STOP條件會向器件發(fā)出信號，要求其返回以更新“客戶可見”寄存器。因此，從寄存器0x04獲取數(shù)據(jù)后，實際上14位數(shù)據(jù)可以在讀取寄存器0x05之前進(jìn)行更新。在某些情況下，此缺陷可能會造成災(zāi)難性的后果。

一個例子是，如果光照水平在一定水平，MAX44000環(huán)境光傳感器處于10位，12位或14位模式。假設(shè)電平徘徊在某個區(qū)域內(nèi)，則寄存器0x04和0x05中的14位計數(shù)總計為255或256，這可能是由于光線緩慢增加或少量噪聲引起的。考慮圖2所示表中的三種情況。

單字節(jié)讀取。

在最后兩種情況下，我們讀取0或511，而不是讀取255或256。這是一個很大的問題。發(fā)生這種情況的原因是在發(fā)送STOP條件之后，在第一次讀取和第二次讀取之間更新了寄存器0x04和0x05中的數(shù)據(jù)。在第一種有問題的情況下，正確讀取了第一個字節(jié)。但是到讀取第二個字節(jié)時，數(shù)據(jù)讀取的總數(shù)為256，其中最低字節(jié)為零。因此，我們從該設(shè)備獲得零讀數(shù)。在第二個有問題的情況下，數(shù)據(jù)也總計為256個計數(shù)。由于在發(fā)送STOP條件之后但在讀取第二個字節(jié)之前數(shù)據(jù)減少了一個計數(shù)，因此該計數(shù)似乎變?yōu)?11個計數(shù)。有關(guān)在多次讀取中發(fā)生這種情況的次數(shù)的示例，請參見圖3。

單字節(jié)的實際讀數(shù)可讀取許多樣本。

如圖4所示，通過一次讀取2個字節(jié)可以輕松避免此問題，這是通過在讀取第一個數(shù)據(jù)字節(jié)之后發(fā)送REPEATED START而不是STOP條件來完成的，并且非常容易實現(xiàn)。通過讀取2個字節(jié)，即使我們在兩個器件之間總體上發(fā)送了相同數(shù)量的位，也阻止了該部分執(zhí)行更多的I2C寄存器更新。

2字節(jié)讀取的插圖。

上面的例子適用于MAX44000和MAX44009，它們在進(jìn)行多次讀取時不會自動遞增寄存器指針。您的設(shè)備的行為可能有所不同，但是原理始終相同。這很容易擴(kuò)展為讀取N個字節(jié)。

編輯：hfy