hobbylab.jp 部品プロセッサー他 CH32V 203_test

	GPIO		CH32V203K8T6		CH32V203C8T6
	①Default alternate function	②Remapping function	①	②	①	②
I2C1_SMBA	PB5	--	28	--	41	--
I2C1_SCL	PB6	PB8	29	31?	42	45
I2C1_SDA	PB7	PB9	30	--	43	46

I2C2_SCL	PB10	--	--	--	21	ｰｰ
I2C2_SDA	PB11	--	--	--	21	--

emapping functionにする方法は
GPIO_PinRemapConfig (GPIO_Remap_I2C1, ENABLE); // SCL PB6->PB8 SDA PB7->PB9
で切り替わる。

1-2　メモ

I2C1_SMBAとは、
I2Cインターフェースに関連する SMBus Alert（アラート）信号用のピンを指す。
主な機能と特徴は以下の通りです。

SMBusの機能拡張: 標準的なI2CバスはSCL（クロック）とSDA（データ）の2本の信号線で構成されますが、 SMBus（System Management Bus）規格ではオプションでALERT#（またはSMBA）という3本目の信号線が追加されます。
割り込み通知: SMBAピンは、スレーブデバイスがマスターデバイス（ホスト）に対してイベント（エラーやステータスの変化など）の発生を通知するための割り込みラインとして機能します。
ピンの共有: 複数のスレーブデバイスが1本のSMBAピンを共有してマスターに割り込みをかけることができます。
マスターは、アラート応答アドレス（Alert Response Address: ARA）にアクセスすることで、どのデバイスが割り込みを発生させたかを特定できます。
汎用I/Oとしても使用可能: I2C1_SMBAとして設定されていない場合、このピンは通常の汎用入出力（GPIO）ポートとしても利用できます。

つまり、I2C1_SMBA は、I2C1インターフェースがSMBusモードで動作している際に、アラート機能を有効にするための専用ピンである、と理解できます。

2　プログラム概要

2-1　動作概要

2-1-1　概要と参考ページ

(1)動作内容
　ADS1115 のAN0電圧を読み取る物を作成する。
　なお電圧値は標準のUSARTを使用し表示する。

(2)対応する接続ピン

I²C
	I2C1_SCL	PB6
	I2C1_SDA	PB7
USART
	USART1_TX	A9
	USART1_RX	A10

(3)関係するページは
・I²Cの規則　[Software] [プロトコル関係] [ I²Cについて ]を参照。
・ADS1115のハード　[部品] [sensor_AD_時計] [●Hardware] [ADS1115ハード]を参照。

2-1-2　設定レジスタ内容


測定箇所	AIN0 and AINN =GND
測定電圧範囲	±2.048V(default)
モード１	パワーダウンシングルショットモード　(default)
データレート	860SPS　　変換時間 1.63ms
モード２	ヒステリシス付きの従来のコンパレータ (デフォルト)
ALERT/RDY ピンの極性	アクティブロー (デフォルト)
ALERT/RDYの動作	非ラッチコンパレータ (デフォルト)
コンパレータの動作	コンパレータを無効にする (デフォルト)

3　プログラム

3-1　プログラム内容

#include "debug.h"

void IIC_Init() {
    RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init (GPIOB, &GPIO_InitStructure);

// GPIO_PinRemapConfig (GPIO_Remap_I2C1, ENABLE);  // SCL PB6->PB8  SDA PB7->PB9

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;  // 8  PB8  PB6? SCL
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init (GPIOB, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;  // 9   PB9  PB7 SDA
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init (GPIOB, &GPIO_InitStructure);

I2C_InitTypeDef I2C_InitTypeStruct = {0};
    I2C_InitTypeStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitTypeStruct.I2C_ClockSpeed = 100000;
    I2C_InitTypeStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_16_9;
    I2C_InitTypeStruct.I2C_OwnAddress1 = 0x00;
    I2C_InitTypeStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    I2C_InitTypeStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_Init (I2C1, &I2C_InitTypeStruct);
    I2C_Cmd (I2C1, ENABLE);
}

void ADS1115_Start (uint8_t slave_addr, uint8_t preg, uint8_t creg1, uint8_t creg2) {
    // ①　スタートコンディション生成　(①〜⑦は『I2C全般2読み書き信号』参照)
    I2C_GenerateSTART (I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

// ②　スレーブアドレス送信 (7ビットアドレスを左シフトし、③　R/Wビットを0にする)
    //  ライブラリ関数が自動的に処理する場合が多いが、ここでは概念を示す
    I2C_Send7bitAddress (I2C1, slave_addr << 1, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

// ⑤　レジスタアドレス送信
    I2C_SendData (I2C1, preg);
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

// ⑤　データ送信
    I2C_SendData (I2C1, creg1);
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
    I2C_SendData (I2C1, creg2);
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

// ⑦　ストップコンディション生成
    I2C_GenerateSTOP (I2C1, ENABLE);
}

uint16_t ADS1115_Read (uint8_t slave_addr, uint8_t prg1) {
    uint16_t data1 = 0;
    // ①　スタートコンディション生成　(①〜⑰は『I2C全般2読み書き信号』参照)
    I2C_GenerateSTART (I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

// ②　スレーブアドレス送信 (7ビットアドレスを左シフトし、③　R/Wビットを0にする)
    I2C_Send7bitAddress (I2C1, slave_addr << 1, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

// ⑤　レジスタアドレスを送信
    I2C_SendData (I2C1, prg1);
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

// 書き込み、読み込みの組み合わせのためストップコンディションは不要生成
    // 実験ではストップコンディションを入れても動作していた。

// ⑪　リピートスタートコンディション生成 (送信から受信へ切り替え)
    I2C_GenerateSTART (I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

// ⑫　スレーブアドレス送信 (7ビットアドレスを左シフトし、⑬　R/Wビットを1にする)
    I2C_Send7bitAddress (I2C1, slave_addr << 1 | 0x01, I2C_Direction_Receiver);
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));

// ⑮　データの受信 ※1 I2C_ReceiveData (I2C1)の命令には受信後ANKを出力する。
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));
    data1 = I2C_ReceiveData (I2C1) << 8;

// ⑯　次のバイトを受信後、NACKを送信する
    // これは先の※1のため、最後の受信ではNACKとするために最後の受信の前に設定する。
    I2C_AcknowledgeConfig (I2C1, DISABLE);  // NACKを設定

// ⑮　データ受信
    while (!I2C_CheckEvent (I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));
    data1 = data1 + I2C_ReceiveData (I2C1);

// ⑰ストップコンディション生成
    // ⑰の記載時期は⑮の後であれば、最初の⑮の後でも動作する。
    I2C_GenerateSTOP (I2C1, ENABLE);

// ACKをデフォルト (ENABLE) に戻す
    // 注意 ⑯でデータ受信時のACK bit が DISABLE になっているので元に戻す。
    I2C_AcknowledgeConfig (I2C1, ENABLE);

return data1;
}

int main (void) {
    u8 i = 0;
    int16_t ad0_val;

SystemCoreClockUpdate();
    Delay_Init();
    USART_Printf_Init (460800);
    printf ("SystemClk:%d\r\n", SystemCoreClock);
    printf ("ChipID:%08x\r\n", DBGMCU_GetCHIPID());
    IIC_Init();

while (1) {
        //処理が進んでいるかPB2の点滅で確認する
        GPIO_WriteBit (GPIOB, GPIO_Pin_2, (i == 0) ? (i = Bit_SET) : (i = Bit_RESET));
        Delay_Ms (1000);
        ADS1115_Start (0x48, 0x01, 0xC5, 0xE3);
        Delay_Ms (10);  // A/D変換待ち時間
        //printf ("data(mV):%x\r\n",ADS1115_Read (0x48, 0x00)); //16進表示
        ad0_val = (int16_t)ADS1115_Read (0x48, 0x00);
        printf ("data:%d", ad0_val);  // 16ビット符号付き
        ad0_val = ad0_val / 16;
        printf (" data(mV):%d\r\n", ad0_val);
    }
}

ADS1115_Start、ADS1115_Read サブルーチン内①〜⑰は『Software』『Protocol』フォルダー内
『I2C全般』ファイルの 2.読み書き信号を参照

3-2　補足説明

3-2-1初期化

　3-2-1-1　RCC_APBxPeriphClockCmd

クロックの供給は２箇所必要
I2C1 と AFIO
RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE );

AFIOとは

GPIOピンと内蔵ペリフェラルの機能を内部で接続・マッピングするレジスターで UART (シリアル通信)、SPI、I2C、タイマーのPWM出力、ADC入力などの特定のハードウェア機能を実行する場合に使用する。

　3-2-1-2　GPIO_PinRemapConfig

GPIOのPinをI2Cで使用するために再マッピングをする。
特定の周辺機能が使用するGPIOピンの割り当てを変更（再マッピング）するためのライブラリ関数です。 GPIO_Remap_I2C1の他非常に多いので詳細は ch32v20x_gpio.h の GPIO_Remap_define 以下を参照

　3-2-1-3　I2C_Init

Initで設定するのは下記 6種類
I2C_InitTSturcture.I2C_Mode
I2C_InitTSturcture.I2C_ClockSpeed
I2C_InitTSturcture.I2C_DutyCycle
I2C_InitTSturcture.I2C_OwnAddress1
I2C_InitTSturcture.I2C_Ack
I2C_InitTSturcture.I2C_AcknowledgedAddress

■ I2C_Modeについて

モード名	概要	主な違い・特徴
I2C_Mode _I2C	標準的な I2C通信モード	- クロック速度の範囲が広い (0 Hzから標準100 kHz, 高速400 kHz以上まで)。 - 最小クロック速度の規定がない。 - タイムアウト機能がない（スレーブがクロックストレッチを無期限に行う可能性がある）
I2C_Mode _SMBusDevice	SMBusプロトコルのスレーブデバイスモード	- SMBusの電気的・タイミング仕様に準拠する。 - クロック速度は通常10 kHz〜100 kHzに制限される。 - タイムアウト機能がある（一定時間SCLがlowになるとバスをリセットするなど、堅牢性が高い）。 - オプションでパケットエラーチェック (PEC) をサポート。
I2C_Mode _SMBusHost	SMBusプロトコルのホスト（マスター）モード	- SMBusデバイスモードと同様の仕様で動作するが、ホスト（マスター）として振る舞う。 - スレーブへのコマンド発行やデータ転送を制御する。 - タイムアウトやPECなどのSMBus特有の機能をハードウェアレベルでサポートすることがある。

■ I2C_ClockSpeed

標準モード（100 kHz = 100000）や高速モード（400 kHz = 400000）
接続機器を確認して設定すること。

レジスターを設定する場合

I2Cクロック速度は、主に以下の2つのレジスタによって決定されます: ・I2C_CTLR2 (Frequency bits 0-5): ペリフェラルクロック周波数 (PCLK1) をMHz単位で設定します。
・I2C_CFGR (CCR bits 0-11): クロック制御レジスタで、SCLクロック周期を計算するための値を設定します。

計算式（標準モード、デューティ比50%の場合）:

CCR値＝ \frac{PCLK1[Hz]}{2×I2Cスピード[Hz]}

例: PCLK1が8MHzで、100kHzのI2Cスピードが必要な場合:

CCR値＝ \frac{8×106}{2×100×103} ＝40

この場合、I2C_CTLR2 には 8 を、I2C_CFGR のCCRフィールドには 40 を設定します。
接続している機器の速度から決定する。

■ I2C_DutyCycle

・スタンダードモード (Standard Mode: Sm, 最大100 kHz):
　デューティサイクル比は通常 1:1 (T_low = T_high) です。
・ファストモード (Fast Mode: Fm, 最大400 kHz):
　選択可能な2つのデューティサイクル比があります:
　2:1 (T_low = 2 * T_high)
　16:9 (T_low = 16/9 * T_high, または約1.8倍)

※MounRiverStudioでは ch32v20x_i2c.h を見るとスタンダードモードが無く、2種類を選択するようです。
/* I2C_duty_cycle_in_fast_mode */
#define I2C_DutyCycle_16_9 ((uint16_t)0x4000)
#define I2C_DutyCycle_2 ((uint16_t)0xBFFF)

■ I2C_OwnAddress1

スレーブモードで動作する際に、自身のアドレスで今回はマスターで使用するため 0x00
アドレスは OwnAddress1 と OwnAddress2 の２つに設定できる。

■ I2C_Ack

I2C通信プロトコルにおけるアクノリッジ (ACK: Acknowledge)信号の制御に関連する機能または関数
#define I2C_Ack_Enable ((uint16_t)0x0400)
#define I2C_Ack_Disable ((uint16_t)0x0000)

I2C通信では、データを送信した後、受信側がデータを受信できたことを送信側に知らせるためにACK信号（または受信できなかったことを知らせるNACK信号）を返す。
以下の役割で使用されます。

マスター受信時の制御:

マスターデバイスがスレーブデバイスからデータを受信している際、最後のバイトを受信した後にNACK （非アクノリッジ）を送信するように設定するために使用されます。
これにより、スレーブは転送を終了する必要があることを認識します。

ACK信号の有効化・無効化:

CH32Vのペリフェラルライブラリでは、I2Cハードウェアが自動的にACK信号を生成またはチェックするように設定するための関数である可能性があります。

ACKポーリング:

EEPROMなどのデバイスへの書き込みが完了したかどうかを確認するために、マスターがアドレスを送信し、 ACKが返ってくるまでポーリングする際に、この機能が関与する場合があります。

■ I2C_AcknowledgedAddress

アドレスビット長指定
#define I2C_AcknowledgedAddress_7bit ((uint16_t)0x4000)
#define I2C_AcknowledgedAddress_10bit ((uint16_t)0xC000)
ほとんどのI2Cデバイスは7ビットアドレスを使用する

テスト状況

4　結果

4-1　全体信号

左〜右へ信号は流れ最初(左側信号)は

変換指示サブルーチン ADS1115_Start 信号

10(ms)をおいて

データ取得サブルーチン ADS1115_Read 信号

4-2　ADS1115_Start 信号

変換指示

書き込みモード

ポインタレジスターに 01（設定レジスタに書き込み指示）を書き込み
設定レジスタに 0xC5E3 を書き込んだ

4-3　ADS1115_Read 信号

データ取得

書き込みモード
　ポインタレジスターに 00（変換レジスタのデータを読み込み）を書き込み
続いて読み込みモード
　2Byteデータ 0x2C93 (テスト入力電圧 0.713mV) を読み込みしている
注意
なお下部表示は書き込みモードと読み込みモードの間にストップコンディションを入れた場合を示す。
I²C規格書にはストップコンディションは入れていないが、入れても動作していることを確認した。

4-4　USART_Printf

この時ADS1115にAN0に入力している電圧は100(mV)だった。

1 概要

1-1 MPUとの接続Pin

1-2 メモ

2 プログラム概要

2-1 動作概要

2-1-1 概要と参考ページ

2-1-2 設定レジスタ内容

3 プログラム

3-1 プログラム内容

3-2 補足説明