Как управлять длиной чтения переменных I2C, требующей увеличения адреса (эмуляция IC Wire/I2C/EEPROM)

Это именно то, на что я наткнулся, пытаясь создать подчиненное устройство I2C с интерфейсом на основе памяти.

Вы правы, обратный вызов requestEvent вызывается только один раз. Поэтому вам придется подготовить его заранее. Однако положительным моментом является то, что функция write отбросит все неиспользуемые байты.

Итак, что вы можете сделать? Ну, во-первых, подведение итогов «сообщений» I2C. Вы, как мастер, можете

• Отправить команду записи с полезной нагрузкой
• Отправьте команду чтения без полезной нагрузки, и ведомое устройство будет отвечать байтами, пока вы продолжаете отправлять ACK.

На мой взгляд, существовало два разных подхода:

• Команда «запись» должна содержать начальный регистр и количество регистров для чтения; однако этот подход усложняет различие между командами «чтение из EEPROM» и «запись в EEPROM».
• Команда записи должна отправлять только начальный регистр для чтения из EEPROM и начальный регистр + содержимое для записи в EEPROM.

В своем проекте я выбрал второй подход. По этой причине, когда мастер что-то записывает по шине I2C, первым байтом полезной нагрузки является номер регистра, а затем, если других данных нет, слейв готовится к отправке содержимого регистра и последующих, а если есть какие-либо данные, это рассматривается как команда записи.

Единственная проблема с этим подходом заключается в том, что ведомое устройство должно подготовить буфер, а размер буфера ограничивает максимальное количество возвращаемых регистров. В своем коде я установил это ограничение равным 8; если мастер запрашивает более 0, возвращаются только 0.

Вот библиотека, которую я написал для этого проекта.

Файл I2CInterface.h:

#ifndef I2CINTERFACE_H
#define I2CINTERFACE_H

#include <stdint.h>

class I2CInterface
{
  public:
    static I2CInterface instance;

  public:
    void start();

  private:
    I2CInterface();

    static void requestEvent();
    static void receiveEvent(int howMany);
    void resetSendingBuffer();

  private:
    static const uint8_t Address = 0x46;

    static const uint8_t MaxBufferLength = 8; // (макс.) 8 байт
    uint8_t sendingBuffer[MaxBufferLength];
};

#endif // I2CINTERFACE_H

Файл I2CInterface.cpp

#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>
#include "I2CInterface.h"

I2CInterface I2CInterface::instance;

I2CInterface::I2CInterface()
{

}

void I2CInterface::start()
{
  Wire.begin(Address);
  Wire.onRequest(requestEvent);
  Wire.onReceive(receiveEvent);
  resetSendingBuffer();
}

void I2CInterface::requestEvent()
{
  Wire.write(instance.sendingBuffer, MaxBufferLength);
  instance.resetSendingBuffer();
}

void I2CInterface::receiveEvent(int howMany)
{
  if (howMany <= 0)
    return;
  else if (howMany == 1)
  { // Запрос на чтение
    uint8_t regist = Wire.read();
    for (uint8_t i = 0; i < MaxBufferLength; i++)
      instance.sendingBuffer[i] = Configuration.getRegister(regist++);
  }
  else
  { // Запись запроса
    uint8_t regist = Wire.read();
    while (Wire.available())
    {
      Configuration.setRegister(regist++, Wire.read());
    }
    instance.resetSendingBuffer();
  }
}

void I2CInterface::resetSendingBuffer()
{
  for (uint8_t i = 0; i < MaxBufferLength; i++)
    sendingBuffer[i] = 0x00;
}

Обратите внимание, что Configuration.getRegister и Configuration.setRegister — это функции, которые я использовал для получения и установки некоторых регистров; вы можете заменить их прямым доступом к EEPROM или собственными функциями.

Вам просто нужно добавить в основной файл

#include "I2CInterface.h"
...

void setup()
{
  ...
  I2CInterface::instance.start();
  ...
}

Обратите внимание, что я не тестировал приведенный ниже код, поскольку у меня сейчас нет на это достаточно времени. Но это может помочь вам добиться того, чего вы хотите.

Интерфейс I2C работает следующим образом: после каждого байта, прочитанного с ведомого устройства, ведущий отвечает ACK или NACK, в зависимости от того, хочет он прочитать больше данных или нет. Таким образом, ведомый заранее не знает, сколько байтов хочет прочитать ведущий.

Но вы можете изменить библиотеку Wire, чтобы вызывать обратный вызов onRequest для каждого отдельного байта, а не для каждого запроса. Важный код находится в пути к вашей установке Arduino по адресу hardware/arduino/avr/libraries/Wire/src/utility/twi.c в строке 575 (я имею в виду мою установку версии 1.8.5). ; у вас может быть немного по-другому):

case TW_ST_SLA_ACK:          // адресован, возвращено подтверждение
case TW_ST_ARB_LOST_SLA_ACK: // арбитраж проигран, возвращено подтверждение
      // вход в режим подчиненного передатчика
      twi_state = TWI_STX;
      // готовим индекс буфера передачи для итерации
      twi_txBufferIndex = 0;
      // устанавливаем длину буфера передачи равной нулю, чтобы проверить, изменил ли ее пользователь
      twi_txBufferLength = 0;
      // запрос на заполнение txBuffer и установку длины
      // примечание: для этого пользователь должен вызвать twi_transmit(bytes, length)
      twi_onSlaveTransmit();
      // если они не изменили буфер & длина, инициализируйте ее
      if(0 == twi_txBufferLength){
        twi_txBufferLength = 1;
        twi_txBuffer[0] = 0x00;
      }
      // передаем первый байт из буфера, падение
case TW_ST_DATA_ACK: // байт отправлен, подтверждение возвращено
      // копируем данные в выходной регистр
      TWDR = twi_txBuffer[twi_txBufferIndex++];
      // если есть что отправить, подтверждаем, иначе нет
      if(twi_txBufferIndex < twi_txBufferLength){
        twi_reply(1);
      }else{
        twi_reply(0);
      }
      break;

При получении запроса с правильным адресом будет выполнен первый case (конечно, после других действий с адресом получения и отправкой ACK). Функция twi_onSlaveTransmit() выполнит обратный вызов onRequest. Когда это будет сделано, код попадает непосредственно в следующий оператор case, который отправляет первый байт. Когда ведомое устройство получает подтверждение после этого байта, оно должно вернуться к этому case и отправить еще один байт.

Теперь мы можем поместить код заполнения буфера во второй оператор case, чтобы обратный вызов выполнялся для каждого запрошенного байта. В этом случае нам также необходимо после этого изменить оператор if, чтобы он запускал и отправлял NACK только в том случае, если пользователь не записывал ни байта в обратный вызов. Исходная библиотека, кажется, записывает минимум 1 байт (даже если в буфере ничего нет; он установлен на ноль). Поэтому мы также сделаем это, установив флаг в первом операторе case. Теперь код выглядит так:

case TW_ST_SLA_ACK:          // адресован, возвращено подтверждение
case TW_ST_ARB_LOST_SLA_ACK: // арбитраж проигран, возвращено подтверждение
      // вход в режим подчиненного передатчика
      twi_state = TWI_STX;
      twi_slave_transmit_first_byte = 1;
      // передаем первый байт из буфера, падение
case TW_ST_DATA_ACK: // байт отправлен, подтверждение возвращено
      // готовим индекс буфера передачи для итерации
      twi_txBufferIndex = 0;
      // устанавливаем длину буфера передачи равной нулю, чтобы проверить, изменил ли ее пользователь
      twi_txBufferLength = 0;
      // запрос на заполнение txBuffer и установку длины
      // примечание: для этого пользователь должен вызвать twi_transmit(bytes, length)
      twi_onSlaveTransmit();
      if(twi_slave_transmit_first_byte == 1){
          twi_slave_transmit_first_byte = 0;
          // если они не изменили буфер & длина, инициализируйте ее
          if(0 == twi_txBufferLength){
            twi_txBufferLength = 1;
            twi_txBuffer[0] = 0x00;
          }
      }
      // копируем данные в выходной регистр
      TWDR = twi_txBuffer[twi_txBufferIndex++];
      // если есть что отправить, подтверждаем, иначе нет
      if(twi_txBufferIndex < twi_txBufferLength){
        twi_reply(1);
      }else{
        twi_reply(0);
      }
      break;

И нам нужно добавить объявление флага в верхней части файла (где определены все остальные статические изменчивые переменные) как static изменчивые:

static volatile uint8_t twi_slave_transmit_first_byte = 0;

В обратном вызове onRequest вы теперь можете записать один байт в буфер и увеличить счетчик.

Думаю, это должно сработать. Если кто-то знает лучше, поправьте меня.