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轉自 | 瑞薩嵌入式小百科
I2C是單片機開發(fā)中常見的一種通信方式,通信速率也會影響通信效率,以及硬件設計要求。
目前I2C常見的通信速率有5種:
雙向通信速度(模式):100 kbit/s:標準模式,Standard-mode (Sm);400 kbit/s:快速模式,F(xiàn)ast-mode (Fm);1 Mbit/s:快速模式+,F(xiàn)ast-mode Plus (Fm+);3.4Mbit/s:高速模式,High-speed mode (Hs-mode);
單向通信速度(模式):5 Mbit/s:超快模式,UItra Fast-mode (UFm)。
可以參看I2C協(xié)議手冊:
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2024-9-18 19:07 上傳
今天結合瑞薩RA2系列單片機給大家分享一下I2C通信速率的內容。
一、RA系列MCU簡介
RA(Renesas Advanced)系列MCU是瑞薩于2019年10月推出的基于ARM Cortex-M23/M33/M4內核的新一代產品系列,豐富了瑞薩的32位MCU系列產品。
瑞薩RA系列MCU包括4個產品系列,包括已經發(fā)布的RA2、RA4和RA6系列,以及計劃發(fā)布的RA8系列,適用于從低端到高端的嵌入式終端產品。
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RA2系列MCU為瑞薩RA系列MCU的初級產品平臺,基于ARM Cortex-M23內核設計,主要特性為低功耗,最高主頻為48 MHz,擁有最高可達512 KB的閃存和64 KB的SRAM,電源電壓范圍為1.6 V到5.5 V,具有全速USB,CAN,24位∑-?,16位ADC,電容式觸摸感應單元等豐富的外設資源。
RA2系列MCU有4個子產品線,包括工業(yè)傳感器應用和通用應用系列:
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二、RA2系列MCU IIC通信速率分析
IIC總線是常用一種串行通信總線,RA2系列MCU有兩種IIC接口配置:
1
專用IIC接口
2
用SCI配置為簡易IIC接口(SCI_IIC)
在RA2系列MCU的硬件手冊的描述中,明確說明以上兩種IIC接口的通信速率的上限都可以達到400 kbps:
i. 專用IIC接口
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ii. 用SCI接口配置為簡易IIC接口(SCI_IIC)
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通常,在實際應用中,一般都是使用瑞薩開發(fā)的靈活配置軟件包(FSP)來創(chuàng)建所需的軟件,但是在實際的FSP配置中,即使配置速率為Fast-mode,SCI_IIC也無法實現(xiàn)400 kbps的通信速率,在使用內部48 MHz時鐘的條件下,一般只能實現(xiàn)大約330 kbps的通信速率:
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這是因為對于SCI_IIC,其通信速率基于以下的公式進行計算:
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基于以上的公式,可以得出以下的理論計算,上圖公式中的PCLK為PCLKB,根據(jù)電氣特性要求,PCLKB的最大值為32MHz:
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在PCLKB時鐘選擇為32 MHz時,理論計算超過400 kHz的通信速率,這已經超出了硬件手冊規(guī)定的400 kHz的通信速率范圍,所以硬件無法支持這個速率,實際測量值約為375 kHz,通過測試,也驗證了這個結論。
在PCLKB時鐘選擇為24 MHz時,理論計算只能達到375 kHz的通信速率。
如果需要SCI_IIC達到400 kbps的理論最大值,通過分析,當PCLKB = 12.8 MHz,n=0, N=0時,可以得到B=400 kbps的速率,所以這需要使用一個12.8 MHz的外部主時鐘。這里需要說明的是,當PCLKB設置為12.8MHz時,F(xiàn)SP會自動將BRR寄存器和SMR寄存器的CKS[1:0]位設置為相應的值,無需用戶考慮。
所以SCI_IIC接口需要一定的硬件條件,才可以實現(xiàn)400 kHz的通信速率。
而對于專用IIC接口,其通信速率基于以下的公式進行計算:
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其中IICφ為基準時鐘,通過分頻得到400 kHz的整數(shù)倍的值即可,例如:如果外部時鐘選擇為20MHz時,通過不分頻可得到PCLKB也為20MHz,這樣FSP自動將CKS設置為0,便可得到IICφ= 20MHz,這樣50個基本時鐘就是400KHz了。
所以對于標準IIC接口,可以比較容易的設置硬件,從而實現(xiàn)400 kHz的通信速率。
------------ END ------------
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手把手教你在MCU移植CoreMark跑分源碼
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