Nordic52810入门篇-TWIM串行总线

一、前言

TWI(Two wire Serial Interface)：twi接口是对I2C总线接口的继承和发展，完全兼容I2C总线

Nordic的TWI外设主要分成两类，TWIM(基于EasyDMA的主设备Master) TWIS（基于EasyDMA的从设备Slave）
ps：如有错误，请留言指正，谢谢

二、工作原理

功能特点

• 兼容I2C总线
• 可选速率 100kbps/250kbps/400kbps
• EasyDMA进行RAM数据与寄存器的传输
• 可映射到任意的GPIO引脚

原理框图

一主多从应用案例
TWI主机可同时挂载多个从机，主机通过从机唯一分配的地址进行寻址访问，总线需加上拉电阻以保证其驱动能力

数据通信过程

写数据

• TWI主机写数据通过STARTTX任务进行触发，最终通过STOP结束任务
• 从机的地址寻址成功后，通过TXD.PTR寄存器指向的RAM地址，调制发送数据
• 发送时可被SUSPEND任务挂起，挂起期间总线会保持，在生效RESUME任务后可继续通信
• 当发送最后一个字节时，TWIM会产生一个LASTTX事件，必须发出STOP任务结束一次通信（不会自动停止总线通信）
• 仅通信RESUME释放后才能发送STOP任务

读数据

• TWI主机读数据通过STARTRX 任务触发，通过STOP借结束任务
• 读取到的数据将储存到RXD.PTR寄存器指向的RAM地址中，数据接收完成后主机产生一个NACK
• 挂起任务SUSPEND触发后，将会产生一个SUSPENDED事件，此事件可用于同步软件
• 当TWI主机准备接收最后一个字节时，会产生一个LASTRX事件
• TWI master在被挂起时无法停止，因此必须在TWI master恢复后发出STOP任务

三、寄存器

• SHORTS：循环模式控制，写1使能发送/接收最后字节的LASTTX/LASTRX事件后，自动触发如开启/挂起/结束任务
• INTEN：中断控制寄存器，写1使能中断，写0禁用中断（按位配置中断STOPPED/ERROR/SUSPENDED/RXSTARTED/TXSTARTED/LASTRX/LASTTX）
• INTENSET：中断使能寄存器，写1有效
• INTENCLR：中断禁用寄存器，写1有效
• ERRORSRC：错误状态寄存器，写1清状态
• ENABLE：TWIM外设使能寄存器
• PLSEL.SCL：关联SCL时钟引脚，低4位有效
• PLSEL.SDA：关联SDA数据引脚，低4位有效
• FREQUENCY：TWI通信速率选择 100k 250k 400k
• RXD.PTR：接收数据寄存器，指向RXD接收缓存
• RXD.MAXCNT：接收数据缓存区最大长度
• RXD.AMOUNT：最近一次数据通信的接收传输字节长度
• RXD.LIST：EasyDMA列表类型，写1使用arraylist接收缓存，触发START任务时无需更新PTR数据指针寄存器，类似DMA串口中双缓存循环读取
• TXD.PTR：发送数据寄存器，指向TXD发送缓存
• TXD.MAXCNT：需要发送数据缓存的最大长度
• TXD.AMOUNT：最近一次数据通信的发送传输字节长度
• TXD.LIST：EasyDMA列表类型，写1使用arraylist发送缓存，触发START任务时无需更新PTR数据指针寄存器，类似DMA串口中双缓存循环发送
• ADDRESS：TWI总线的寻址地址，最低位为读写位

四、相关接口

SPIM的驱动目录在modules\nrfx\drivers\src\nrfx_twim.c中

• nrfx_twim_init：初始化twim，形参nrfx_twim_config_t p_config传入引脚的映射关系与TWI的参数（通信速率、中断优先级）；函数指针nrfx_twim_evt_handler_t handler用于定义事件回调(数据的发送与接收)

nrfx_err_t nrfx_twim_init(nrfx_twim_t const *        p_instance,
                          nrfx_twim_config_t const * p_config,
                          nrfx_twim_evt_handler_t    event_handler,
                          void *                     p_context)

• nrfx_twim_uninit：禁用twim外设，系统进入低功耗的时候可以调用

void nrfx_twim_uninit(nrfx_twim_t const * p_instance)

• nrfx_twim_xfer：数据传输接口，形参nrfx_twim_xfer_desc_t const * p_xfer_desc定义了发送TX与接收RX的缓存与长度

nrfx_err_t nrfx_twim_xfer(nrfx_twim_t           const * p_instance,
                          nrfx_twim_xfer_desc_t const * p_xfer_desc,
                          uint32_t                      flags)

五、代码实例

打开工程目录 examples\peripheral\twi_master_with_twis_slave.eww，选择pca10040

贴上例程代码

/*
* 初始化TWI master
*/
static ret_code_t twi_master_init(void)
{
    ret_code_t ret;
    const nrf_drv_twi_config_t config =
    {
       .scl                = TWI_SCL_M,//选择pin脚
       .sda                = TWI_SDA_M,
       .frequency          = NRF_DRV_TWI_FREQ_400K,//通信速率
       .interrupt_priority = APP_IRQ_PRIORITY_HIGH,//优先级
       .clear_bus_init     = false
    };

    ret = nrf_drv_twi_init(&m_twi_master, &config, NULL, NULL);//调用配置驱动

    if (NRF_SUCCESS == ret)
    {
        nrf_drv_twi_enable(&m_twi_master);//使能总线
    }

    return ret;
}

/*
* main接口，程序主要是通过软件模拟了从机与主机的通信
*/
int main(void)
{
    ret_code_t err_code;
    bool epprom_error = 0;
    /* Initialization of UART */

    bsp_board_init(BSP_INIT_LEDS);

    APP_ERROR_CHECK(NRF_LOG_INIT(NULL));

    /* Initializing simulated EEPROM */
    err_code = eeprom_simulator_init();//模拟eeprom twis从机总线初始化
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    /* Initializing TWI master interface for EEPROM */
    err_code = twi_master_init();//主机twim总线初始化
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    err_code = nrf_drv_clock_init();//时钟初始化
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
    nrf_drv_clock_lfclk_request(NULL);

    err_code = app_timer_init();//定时器初始化
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    nrf_drv_uart_config_t uart_config = NRF_DRV_UART_DEFAULT_CONFIG;//串口配置，可以使用串口命令行控制
    uart_config.pseltxd = TX_PIN_NUMBER;
    uart_config.pselrxd = RX_PIN_NUMBER;
    uart_config.hwfc    = NRF_UART_HWFC_DISABLED;
    err_code = nrf_cli_init(&m_cli_uart, &uart_config, true, true, NRF_LOG_SEVERITY_INFO);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    err_code = nrf_cli_start(&m_cli_uart);//开启命令行cli控制
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    /* Welcome message */
    NRF_LOG_RAW_INFO(
            "TWIS and TWI usage example started.\r\n"
            "You can access simulated EEPROM memory using <eeprom> command.\r\n"
            "Execute: <eeprom -h> for more information or press the Tab button "
            "to see all available commands.\r\n"
    );

    /* Main loop */
    while (1)
    {
        UNUSED_RETURN_VALUE(NRF_LOG_PROCESS());
        nrf_cli_process(&m_cli_uart);//处理串口命令

        if (epprom_error != eeprom_simulator_error_check())//错误状态查询
        {
            epprom_error = eeprom_simulator_error_check();
            if (epprom_error != 0)
            {
                NRF_LOG_RAW_INFO(
                        "WARNING: EEPROM transmission error detected.\r\n"
                        "Use 'x' command to read error word.\r\n"
                );
            }
        }
    }
}