1、前言說(shuō)明

I2C總線(xiàn)是Philips公司在八十年代初推出的一種串行、半雙工的總線(xiàn)，主要用于近距離、低速的芯片之間的通信。

I2C總線(xiàn)有兩根雙向的信號(hào)線(xiàn)，一根數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA用于收發(fā)數(shù)據(jù)，一根時(shí)鐘線(xiàn)SCL用于通信雙方時(shí)鐘的同步。

I2C總線(xiàn)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了PCB布線(xiàn)，降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)可靠性，因此在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

1.1 本章內(nèi)容

本章內(nèi)容主要介紹如何利用瑞薩RA6M3系列芯片R7FA6M3AH3CFB的硬件i2c功能控制點(diǎn)亮0.96寸i2c接口的OLED顯示屏。

1.2 模塊介紹

1.2.1 瑞薩ra6m3的硬件i2c

硬件資源數(shù)量

瑞薩ra6m3系列芯片具有3路硬件i2c通訊接口，另外還有10路的串行通訊接口(SCI)，也可擴(kuò)展為硬件i2c。

芯片的i2c資源數(shù)量可參考下表：

模塊硬件特點(diǎn)

通訊格式

I2c總線(xiàn)格式或SMBus格式
可選擇主機(jī)模式和從機(jī)模式
在傳輸時(shí)可自動(dòng)獲得數(shù)據(jù)建立時(shí)間、保持時(shí)間以及總線(xiàn)釋放時(shí)間
傳輸速率

支持超快速模式，傳輸速率高達(dá)1Mbps
SCL時(shí)鐘

在主機(jī)模式下，時(shí)鐘的占空比可在4 – 96%之間調(diào)整
總線(xiàn)時(shí)序信號(hào)的產(chǎn)生與檢測(cè)

自動(dòng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的i2c總線(xiàn)時(shí)序條件（起始、重復(fù)起始、停止）
做從機(jī)使用時(shí)可自動(dòng)偵測(cè)其它主機(jī)發(fā)送的起始(或重復(fù)起始)，停止條件
從機(jī)地址

可配置高達(dá)3個(gè)從機(jī)地址
支持7位、10位地址格式，并且可以同時(shí)使用這2種模式
支持廣播尋址，設(shè)備ID尋址以及SMBus主機(jī)地址偵測(cè)
應(yīng)答

數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可自動(dòng)加載應(yīng)答位
數(shù)據(jù)接收時(shí)，可自動(dòng)傳輸應(yīng)答位
等待功能
在數(shù)據(jù)接收期間，保持SDL位位低電平的時(shí)候，下列等待周期將變得有效：

在第8和第9個(gè)時(shí)鐘之間的等待
在第9個(gè)時(shí)鐘和下一數(shù)據(jù)幀的第1個(gè)時(shí)鐘之間的等待
SDA輸出延時(shí)

在輸出數(shù)據(jù)的時(shí)候，可加入延時(shí)功能（包括應(yīng)答位）
仲裁

多主機(jī)仲裁
偵測(cè)到起始條件失去仲裁，避免產(chǎn)生2個(gè)以上的起始條件
在傳輸一個(gè)非應(yīng)答位期間，如果SDA線(xiàn)上的電平和自己不匹配失去仲裁
從機(jī)傳輸時(shí)，內(nèi)部數(shù)據(jù)和通訊線(xiàn)上的電平不匹配將失去仲裁
超時(shí)

內(nèi)部狀態(tài)檢測(cè)到超時(shí)時(shí)，可停止SCL的時(shí)鐘輸出
噪聲濾波

數(shù)字濾波器支持檢測(cè)SCL和SDA線(xiàn)上的信號(hào)
濾波器支持可編程的窗口期用來(lái)濾除噪聲干擾
中斷源

傳輸錯(cuò)誤或者事件（仲裁丟失、無(wú)應(yīng)答、超時(shí)、起始條件、停止條件）發(fā)生將產(chǎn)生中斷
接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿(mǎn)（包括從機(jī)地址匹配模式）可產(chǎn)生中斷
傳輸數(shù)據(jù)緩沖區(qū)空（包括從機(jī)地址匹配模式）可產(chǎn)生中斷
傳輸結(jié)束產(chǎn)生中斷
模塊停止省電模式

可配置為停止模式來(lái)降低電源的消耗，達(dá)到低功耗目的
支持的操作模式

主機(jī)傳送
主機(jī)接收
從機(jī)傳送
從機(jī)接收
事件連接（輸出）

支持傳輸錯(cuò)誤或者總線(xiàn)事件（仲裁丟失、無(wú)應(yīng)答、超時(shí)、起始條件或者重復(fù)起始條件、停止條件）
支持?jǐn)?shù)據(jù)滿(mǎn)、從機(jī)地址匹配
支持?jǐn)?shù)據(jù)空、從機(jī)地址匹配
傳輸結(jié)束
喚醒功能

支持使用喚醒事件將cpu從待機(jī)模式喚醒（此功能只支持I2C0外設(shè)，I2C1,I2C2不支持）
硬件i2c框圖

1.2.2 0.96寸OLED顯示屏

顯示屏特性
分辨率：128x64
控制芯片：SSD1306
接口類(lèi)型：I2C
工作電壓：3.3v ~ 5V
顯示顏色：藍(lán)色

顯示屏外觀(guān)

接口定義

1.3 硬件連接

連接說(shuō)明：

由于OLED顯示屏比較小，供電電流不大，可以直接用GPIO輸出高電平來(lái)供電。

2、步驟說(shuō)明

2.1 新建工程

新建ra6m3_hmi_board_i2c_hardware工程

打開(kāi)RT-Thread Studio軟件，執(zhí)行菜單【文件】->【新建】->【RT-Thread項(xiàng)目】彈出新建項(xiàng)目對(duì)話(huà)框，選擇【基于開(kāi)發(fā)板】的項(xiàng)目，其它配置如下圖 所示，項(xiàng)目名稱(chēng)：ra6m3_hmi_board_i2c_hardware，點(diǎn)擊【完成】。

配置FSP路徑并允許FSP軟件

雙擊項(xiàng)目資源管理器里面的【RA Smart Configurator】，在彈出的對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊【是】，然后選擇瑞薩FSP軟件的安裝路徑：本機(jī)安裝在： C:RenesasRAsc_v2021-10_fsp_v3.5.0

配置GPIO
配置P506為GPIO輸出模式，默認(rèn)高電平
配置P008為GPIO輸出模式，默認(rèn)低電平
配置 Connectivity->IIC1 功能，Enable，引腳為P206(SDA), P205(SCL)

配置硬件i2c模塊

依次選擇【Stacks】->【New Stack】->【Connectivity】->【I2C Master(r_iic_master)】，創(chuàng)建I2C Master模塊，關(guān)鍵參數(shù)如下表

配置如下圖所示

5 生成配置代碼

點(diǎn)擊 【Generate Project Content】生成配置代碼

2.2 編寫(xiě)測(cè)試程序

添加軟件包u8g2組件

雙擊RT-Thread Settings，進(jìn)入添加軟件包界面，點(diǎn)擊【添加軟件包】，在彈出的對(duì)話(huà)框中搜索欄輸入u8g2，選中u8g2官方軟件包，添加到工程

配置u8g2組件

點(diǎn)擊u8g2組件，選擇【配置項(xiàng)】，并按如下圖所示配置u8g2(official)軟件包，然后保存配置

使能硬件i2c總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)

測(cè)試代碼

測(cè)試代碼無(wú)需編寫(xiě)，u8g2提供了example，直接使用，然后編譯工程并下載到開(kāi)發(fā)板。

#include
#include
#include
#include
static void u8g2_ssd1306_12864_hw_i2c_example(int argc,char argv[])
{
u8g2_t u8g2;
// Initialization
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f( &u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_rtthread_hw_i2c, u8x8_gpio_and_delay_rtthread);
u8g2_InitDisplay(&u8g2);
u8g2_SetPowerSave(&u8g2, 0);
/ full buffer example, setup procedure ends in _f */
u8g2_ClearBuffer(&u8g2);
u8g2_SetFont(&u8g2, u8g2_font_ncenB08_tr);
u8g2_DrawStr(&u8g2, 1, 18, "U8g2 on RT-Thread");
u8g2_SendBuffer(&u8g2);
// Draw Graphics
u8g2_SetFont(&u8g2, u8g2_font_unifont_t_symbols);
u8g2_DrawGlyph(&u8g2, 112, 56, 0x2603 );
u8g2_SendBuffer(&u8g2);
}
MSH_CMD_EXPORT(u8g2_ssd1306_12864_hw_i2c_example, i2c ssd1306 sample);

3、代碼驗(yàn)證

下載程序，然后終端界面顯示，提示符下輸入 tab 并按回車(chē)顯示所有命令，可以看到u8g2的示例已經(jīng)出現(xiàn)

輸入u8g2，按tab自動(dòng)補(bǔ)全，然后再按回車(chē)執(zhí)行示例代碼，效果如下圖所示