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AVR I2C

I2C 통신은 두 개의 선으로 여러 장치에 접근하여 데이터를 주고 받을 수 있습니다. 두 개의 선은 clock을 동기화하기 위한 SCL과 clock에 맞춰 데이터를 보내기 위한 SDA으로 구성되어 있습니다. 통신을 주도하는 master가 있고, master의 명령에 따라 데이터를 송수신하는 slave가 있습니다.

master가 시작 신호와 함께 slave의 주소를 보내면 주소에 맞는 slave만 작동하기 때문에 여러 장치가 연결될 수 있지만 주소가 동일한 경우 문제가 발생합니다.

위험

SDA, SCL 선은 아래 그림처럼 Pull-up저항을 연결해야 합니다.

주소 데이터는 slave 주소 7 비트와 read/write 1 비트로 구성되어 있습니다.(10 비트 주소를 갖는 경우도 있습니다.) R/W 비트가 1 이면 slave -> master, 0 이면 master -> slave 방향으로 데이터가 전송됩니다.

Abbreviation​

  • S: Start condition
  • Rs: Repeated start condition
  • R: Read bit (High level at SDA)
  • W: Wriet bit (Low level at SDA)
  • ACK: ACKnowledge bit (Low level at SDA)
  • NACK: Not ACKnowledge bit (High levle at SDA)
  • Data: 8-bit data byte
  • P: stoP condition
  • SLA: SLave Adress

Master 모드​

master -> slave​

통신 순서는 S -> SLA + W -> Data -> ... -> P 입니다. ...은 여러 개의 데이터를 의미합니다.

정보

slave에 있는 레지스터에 값을 쓰고 싶은 경우, 레지스터 주소를 SLRA라고 한다면 통신 순서는 S -> SLA + W -> SLRA -> Data -> P 입니다. slave의 레지스터 주소를 보낼 때는 주소를 하나의 Data라고 생각하고 아래에서 Data를 보내는 방법과 동일하게 보내면 됩니다.

신호는 전송 중일 때 TWCR 레지스터의 TWINT 비트가 0 이 되고, 전송이 완료되면 1 이 됩니다. 그래서 신호를 전송할 때 마다 TWINT 비트가 1 이 되는 것을 확인해야 합니다.

  • S
    • TWCR 레지스터의 TWINT, TWSTA, TWEN 비트를 1 로 설정합니다.
  • SLA + W
    • TWDR 레지스터에 slave의 주소 7 비트와 ,R/W 0(write) 을 씁니다. 예를 들어 1101001 이라는 주소를 갖는 slave가 있다면 TWDR 레지스터에는 11010010을 쓰면 됩니다.
    • TWCR 레지스터에 TWINT, TWEN 비트를 1 로 설정합니다.
  • Data(transmit)
    • TWDR 레지스터에 8bit 데이터를 씁니다.
    • TWCR 레지스터에 TWINT, TWEN 비트를 1 로 설정합니다.
  • P
    • TWCR 레지스터에 TWINT, TWSTO, TWEN 비트를 1 로 설정합니다.
    • STOP 신호는 TWINT 비트가 1인지 확인하지 않습니다.

slave -> master​

통신 순서는 S -> SLA + R -> Data -> ... -> P 입니다.

센서를 slave로 사용하는 경우 센서에서 출력될 수 있는 여러개의 값 중 원하는 값을 읽어야 하는 경우가 많습니다. 따라서 센서마다 통신 순서가 달라질 수 있습니다.

정보

slave에서 읽고싶은 값의 레지스터 주소를 SLRA라고 한다면 데이터를 읽기 전에 먼저 알려줘야 합니다. 따라서 S -> SLA + W -> SLRA -> Rs -> SLA + R -> Data -> ... -> P 인 통신 순서를 갖게 됩니다.

  • SLA + R
    • TWDR 레지스터에 slave의 주소 7 비트와 ,R/W 1(read) 을 씁니다. 예를 들어 1101001 이라는 주소를 갖는 slave가 있다면 TWDR 레지스터에는 11010011을 쓰면 됩니다.
    • TWCR 레지스터에 TWINT, TWEN 비트를 1 로 설정합니다.
  • Data(recieve)
    • TWCR 레지스터에 TWINT, TWEA, TWEN 비트를 1 로 설정합니다.
    • 마지막 데이터를 읽는 경우는 TWINT, TWEN 비트만 1 로 설정합니다.
    • TWDR 레지스터의 값을 읽습니다.

통신 오류​

통신을 할 때, TWCR 레지스터의 TWINT 비트가 1 이 되지 않는 경우 통신이 실패했다는 것을 의미합니다.

실패의 이유는 TWSR 레지스터를 읽으면 알 수 있습니다. (값에 따른 실패 사유는 datasheet를 참고하면 됩니다.) 실패한 경우, 이를 처리하는 함수를 따로 만들면 됩니다. 단순히 무시해도 되는 경우 TWCR레지스터에 0 을 쓰면 됩니다.