說到MSP430 MCU的I2C資源，那么首先就得先看一下USCI。

如果你了解過多款MSP430 MCU你會發現，內部資源里有USCI和eUSCI，那么他們什么意思呢？

USCI (Universal Serial Communication Interface)，即通用串行通信接口，eUSCI中的e則是enhanced的意思，即增強型，那么有什么區別呢？

一些主要的區別如下表所示，F2xx這一列代表USCI，FR57xx代表eUSCI

更多詳細區別，請查看TI官方文檔：

http://www.ti.com/lit/an/slaa522a/slaa522a.pdf

其實你會發現 區別不是很大，僅僅是寄存器的名字變了一點，在使用起來很是相似，因此本次使用eUSCI進行講解。

eUSCI又分兩種：A和B，有什么區別呢：

A：支持UART和SPI

B：支持I2C和SPI

也就是說兩種都支持SPI，但A僅支持UART和SPI，B僅支持I2C和SPI。想過為什么嗎？

（這段內容比較深，也不一定是全部都是正確的：我認為畢竟eUSCI就是數字邏輯電路嘛，TI設計成這種格式去給客戶機會去選用SPI或I2C/UART，相對于單獨設計I2C，SPI，UART內核來說，第一節省電路，可以降低功耗和成本，第二減少引腳數量。那為什么都支持SPI嘛，因為SPI協議簡單嘛，沒有I2C那種起始位，停止位，也沒有UART那種固定的波特率，SPI自己有自己的時鐘，所以內部電路集成方面與UART或I2C有一定的公共成分，而UART和I2C差別較大，結合起來沒什么性價比吧，所以出現了A版本和B版本。這些僅是我的猜測。。。em……）

好啦，那么正式進入我們今天的主題  à I2C協議。

首先，第一部分肯定要講清楚什么是I2C協議，這類資料網上一大堆一大堆，也可以很容易的搜索到資料來參考，我就簡單的過一下吧。

I2C(Inter-Integrated Circuit) 是Philips公司發明的一種用于片級連接的總線方式，有什么好處呢：

簡單，就兩根線SDA和SCL。

總線方式，可以掛接多個設備。

通信速度有低速，普通，高速等模式，目前最快好像可以實現3.4Mbps速度。

其實還有挺多優點的，不然也不可能經歷那么多年I2C依舊很主流。首先我想稍微解釋一下掛接設備數量問題：

這個可以掛接多個設備主要是由于I2C的開漏特性決定的，即0有效，外部需要上拉電阻，開漏和推挽的資料網上也很多，可以自己查來看看。那么能掛接多少設備呢？這個本質上是由總線上的容性決定的，我們都知道，電容越大，充電時間越長，那么信號上升速度越滿，當慢到不能滿足I2C要求是，那么則不能掛接了，掛接設備相當于并聯電容嘛，電容就變大了，然后就。。。，就。。。。

I2C協議如下：

簡單吧，就兩根線嘛，首先呢，起始位。如果你是個Master，需要發信號給Slave，那么肯定要給個起始位嘛，告訴Slave你開始發數據了，如上圖：SCL=1，SDA由0變1標志著起始位，然后呢，肯定是要寫地址了，從設備地址，總線上掛接了很多Slave，你要發送給誰呢？ 那么就寫誰的地址，I2C地址是7位的（別抬杠，知道有10位地址模式，不過原理相同的），然后呢，下一位是R/W，你是讀Slave里的數據呢，還是寫數據到Slave呢？需要吧？ 后面就是數據了，當然，當你寫完一個數據后，Slave會給你個回應那個，then你接著寫，Slave再回應，就這樣最后Master發送一個STOP位（SCL=1，SDA由低變高），好啦，那么一包數據通信即結束了。

PS：講解一個小知識：你細看I2C協議你會發現：SDA數據線上只能再SCL=0的時候改變，SCL=1時需要保持狀態，為什么呢？ 簡單嘛，請看START和STOP信號，你就知道了。

好啦，I2C協議講解完了，那么正式進入正題：MSP430 I2C如何使用：

先上一張I2C模塊的內部結構圖：

一堆一堆的寄存器，標志位對吧，最終出來兩根線SDA和SCL是吧。就是這樣的嘛，內部的模塊不就是一些邏輯電路加一些Memory嘛，迷糊沒事的，后面看看寄存器就知道了：

那么就開始講解如何使用吧，也就是寄存器內容啦：

看一下有哪些寄存器：

UCBxCTLW0

UCA10：10位地址選擇，1時為10位地址模式，0時為7位地址模式。

UCLSA10：Slave10位地址選擇，也就是說你作為Master時需要通信的Slave是否是10位地址的模式。

UCMM：多Master選擇，因為正常I2C時鐘是由Master控制的，因此如果存在多Master時，需要釋放SCL的，故設計了這一位用來應對多Master模式。

UCMST：Master或Slave選擇，決定MSP430用作I2C中的Master還是Slave。

UCMODEx：模式選擇：SPI或者I2C，同時SPI還分為三線和四線模式。

UCSSELx：時鐘源選擇，建議選SMCLK吧，頻率高一點，精度也就高一點。

UCTXACK：回應地址正確，這個是再Slave或者多Master模式下，開啟地址掩碼功能后，只對比除去掩碼的剩下地址，如果一致的話，需要發送個地址確認位（UCSWACK=1時需要手動設置發送，UCSWACK=0時會自動發送），這個就是那個地址確認位。

UCTR：發送還是接受，數據給Slave時是發送，讀的時候則是接受或者作為Slave也是接受。

UCTXNACK：發送ACK信號，在Slave模式下使用。

UCTXSTP：生成STOP信號，在Master模式下使用。

UCTXSTT：生成起始信號，在Master模式下使用。

UCSWRST：軟件復位使能，默認是1，即不能寫一些寄存器設置I2C參數，有些寄存器想進行操作時需要復位這一位。

UCBxCTLW1

UCETXINT：這一位僅在Slave模式下有用，決定著什么時候會置位UCTXIFG0（這一位置位標志著有能力去發送數據了），當這一位是1時，收到Master發送過來的START信號就會置位，當這一位是0時，則等到接收到Master發送的地址與自己的地址匹配時，才會置位UCTXIFG0（注意這種情況下地址1-3都要disable）。

UCCLTO：I2C總線時鐘超時，也就是可能總線上卡死了，這一位用來設置這個時間，也可以關閉此項功能。如果設置了時間，在超時之后會觸發UCCLTOIFG中斷，用戶可以在中斷里重新初始化I2C。

UCSTPNACK：這一位是指在MCU作為Master接受數據時，在收到Slave的最后一個字節數據后可以發送一個響應給Slave，不過這并不符合I2C協議，因此只用在一些特定場合，正常的I2C協議，請忽略。

UCSWACK：看UCBxCTLW0中的UCTXACK描述，這一位和地址掩碼有關系。

UCASTPx：自動生成STOP設置，這一位只用在Master模式下，在設置自動生成STOP信號后，發送完設置長度的數據后，I2C內核直接自動發送停止位，這樣會簡化用戶操作。注意：你可能會遇到一個情況：設置自動STOP后，會設置一個發送數據的長度，而這個數據長度寄存器，也就是UCTBCNTx，這個是8位的，也就是最大值就是255了，因此，如果I2C一次性需要傳遞的數據包超過了255字節，那么有兩種方案解決：不要開啟STOP，選擇手動設置STOP信號，或者啟動DMA模塊，這兩張方式都可以。手動STOP簡單一點，DMA速度快一點。

UCGLITx：錯誤檢測位，這一位可以檢測信號線上的毛刺噪聲，建議直接默認就好啦。

UCBxBRW

這個寄存器是控制I2C波特率的，目前MSP430的I2C模塊支持快速的400Kbps（資料中說的嚴謹，起始可以更快的）。那么如何計算波特率的呢？看下面框圖：

就是對時鐘進行分頻后，就直接傳輸給SCL線上了，因此很容易計算，在選擇時鐘源之后，時鐘源的頻率除以這一位，就是SCL的時鐘頻率。

UCBxSTATW

UCBCNTx：只讀寄存器，用來獲取I2C總線上接受或者發送的數據量。

UCSCLLOW：用來查看SCL狀態，可以確定是否有其他設備將此總線時鐘拉低了。

UCGC：只讀寄存器，標志著是否接收到了通用的Call 地址。

UCBBUSY：只讀寄存器，用來查看總線上是否繁忙，一般情況下，為了保證數據發送的嚴謹性，在數據發送前都要查詢這一位來決定是否可以發送數據的。

UCBxTBCNT

UCTBCNTx：在上面自動生成STOP信號時提過，這一位用來設置I2C一包數據發送的數量。

UCBxRXBUF

I2C數據接受緩沖區，在收到I2C接受中斷后（當然是在使能中斷后啦），接收到的數據會存放在這個緩沖區里，需要讀取出來，讀取后會自動清除接收中斷。

UCBxTXBUF

I2C數據發送緩沖區，也就是如果你想通過I2C協議發送一個數據，那么你只需要把這個數據寫入這個寄存器中即可，當數據移入移位寄存器后，開始發送，發送完成后則會觸發發中斷，代表著當前寄存器的值已經空了，數據已經發送完成，可以寫入下一個數據進行發送了。

UCBxI2COA0

I2C的general call是一個什么呢？ 就類似于廣播模式嘛，地址就是0，更多詳細資料，請查看I2C官網：https://www.i2c-bus.org/addressing/（PS：推薦大家有問題多去官網查看，官方發布的肯定沒什么問題，理解起來不會有誤區）

UCOAEN：使能自己的I2C地址。

I2COAx：自己的I2C地址0。

UCBxI2COA1

參考UCBxI2COA0

UCOAEN：使能自己的I2C地址。

I2COAx：自己的I2C地址1。

UCBxI2COA2

參考UCBxI2COA0

UCOAEN：使能自己的I2C地址。

I2COAx：自己的I2C地址2。

UCBxI2COA3

參考UCBxI2COA0

UCOAEN：使能自己的I2C地址。

I2COAx：自己的I2C地址3。

總的來說，就是MSP430的I2C模塊可以設置4個Slave地址，可以產生不同的I2C中斷。

UCBxADDRX

ADDRXx：只讀寄存器，接收到數據對方的地址。

UCBxADDMASK

ADDMASKx：地址掩碼，可以選擇性的接受對象固定地址的設備發送來的數據。

UCBxI2CSA

I2CSAx：Slave設備的地址，注意，這個只用在MCU作為Master模式下，這一位用來設置你要發送的Slave設備他的地址。

UCBxIE

各種各樣的中斷使能位，這個和IFG中斷標志位是匹配的，也就是使能相應的中斷后，產生中斷的情況下后，會置位相應的中斷標志位，然后產生中斷。具體每個中斷時什么用，請看IFG寄存器的描述。

UCBxIFG

中斷標志位寄存器，

看起來好多吧，最常用的就是UCTXIFG0和UCRXIF0了，當然一些NACK，STT，STP也會用到，具體內容看下面這四張圖：分別表示在Slave模式下T/R和Master下T/R，什么時候會將這些標志位置位（7bit地址模式，10bit模式的類似，請直接擦看官方的user guide）

這四張圖解釋的很清楚，在I2C數據包那一塊會觸發什么中斷，這樣用戶可以很靈活的使用這些中斷標志位和中斷入口。

UCBxIV

中斷向量表，可以和中斷標志位匹配。

好啦，寄存器內容講解完成后，接下來就是如何使用的環節了，直接上程序吧（MS430FR2355）：

其實寄存器很多，但是真正常用的寄存器很少，其他的直接默認就行了，因此不用擔心看完了記不住，不重要的，看下下面程序，哪些不懂得地方直接回去找就好啦，User guide就像一個字典，你不需要去背，需要的是在遇到問題是，如何去查找就行。

Master模式+Slave模式：（單個地址，Slave在接收到Master數據后，發送從0開始的遞增數據）兩個程序可以下載到兩個MCU中，實現兩個MCU的I2C通信驗證。

Maser 程序：

#include

volatile unsigned char RXData;

int main(void)

{

    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;

    // Configure GPIO

    P1OUT &= ~BIT0;                         // Clear P1.0 output latch

    P1DIR |= BIT0;                          // For LED

    P1SEL0 |= BIT2 | BIT3;                  // I2C pins

    // Disable the GPIO power-on default high-impedance mode to activate

    // previously configured port settings

    PM5CTL0 &= ~LOCKLPM5;

    // Configure USCI_B0 for I2C mode

    UCB0CTLW0 |= UCSWRST;                   // Software reset enabled

    UCB0CTLW0 |= UCMODE_3 | UCMST | UCSYNC; // I2C mode, Master mode, sync

    UCB0CTLW1 |= UCASTP_2;                  // Automatic stop generated

                                            // after UCB0TBCNT is reached

    UCB0BRW = 0x0008;                       // baudrate = SMCLK / 8

    UCB0TBCNT = 0x0005;                     // number of bytes to be received

    UCB0I2CSA = 0x0048;                     // Slave address

    UCB0CTL1 &= ~UCSWRST;

    UCB0IE |= UCRXIE | UCNACKIE | UCBCNTIE;

    while (1)

    {

        __delay_cycles(2000);

        while (UCB0CTL1 & UCTXSTP);         // Ensure stop condition got sent

        UCB0CTL1 |= UCTXSTT;                // I2C start condition

        __bis_SR_register(LPM0_bits|GIE);   // Enter LPM0 w/ interrupt

    }

}

#if defined(__TI_COMPILER_VERSION__) || defined(__IAR_SYSTEMS_ICC__)

#pragma vector = USCI_B0_VECTOR

__interrupt void USCIB0_ISR(void)

#elif defined(__GNUC__)

void __attribute__ ((interrupt(USCI_B0_VECTOR))) USCIB0_ISR (void)

#else

#error Compiler not supported!

#endif

{

  switch(__even_in_range(UCB0IV, USCI_I2C_UCBIT9IFG))

  {

    case USCI_NONE: break;                  // Vector 0: No interrupts

    case USCI_I2C_UCALIFG: break;           // Vector 2: ALIFG

    case USCI_I2C_UCNACKIFG:                // Vector 4: NACKIFG

      UCB0CTL1 |= UCTXSTT;                  // I2C start condition

      break;

    case USCI_I2C_UCSTTIFG: break;          // Vector 6: STTIFG

    case USCI_I2C_UCSTPIFG: break;          // Vector 8: STPIFG

    case USCI_I2C_UCRXIFG3: break;          // Vector 10: RXIFG3

    case USCI_I2C_UCTXIFG3: break;          // Vector 14: TXIFG3

    case USCI_I2C_UCRXIFG2: break;          // Vector 16: RXIFG2

    case USCI_I2C_UCTXIFG2: break;          // Vector 18: TXIFG2

    case USCI_I2C_UCRXIFG1: break;          // Vector 20: RXIFG1

    case USCI_I2C_UCTXIFG1: break;          // Vector 22: TXIFG1

    case USCI_I2C_UCRXIFG0:                 // Vector 24: RXIFG0

      RXData = UCB0RXBUF;                   // Get RX data

      __bic_SR_register_on_exit(LPM0_bits); // Exit LPM0

      break;

    case USCI_I2C_UCTXIFG0: break;          // Vector 26: TXIFG0

    case USCI_I2C_UCBCNTIFG:                // Vector 28: BCNTIFG

      P1OUT ^= BIT0;                        // Toggle LED on P1.0

      break;

    case USCI_I2C_UCCLTOIFG: break;         // Vector 30: clock low timeout

    case USCI_I2C_UCBIT9IFG: break;         // Vector 32: 9th bit

    default: break;

  }

}

Slave程序：

#include

volatile unsigned char TXData;

int main(void)

{

  WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;

  // Configure GPIO

  P1SEL0 |= BIT2 | BIT3;                    // I2C pins

  // Disable the GPIO power-on default high-impedance mode to activate