【物聯網智能網關-07】PCF8591 AD轉換子產品I2C通信實作

.NET Micro Framework 和.NET Compact Framework不同，并不是.NET Framework的子集，而是更貼近硬體底層，它提供了許多諸如GPIO、PWM、SPI、I2C和OneWire等硬體操作類庫。由此可以讓普通的軟體開發人員相對平滑的過度到硬體開發領域，也足以讓以前相對封閉的硬體系統通過二次開發的方式擴充硬體子產品成為一種流行（随着物聯網技術的深入發展，未來軟體不僅需要組态化，硬體其實更需要組态化）。

如下是.NET Micro Framework的I2C接口類庫：

public class I2CDevice : IDisposable

    {

        public I2CDevice.ConfigurationConfig;

        protectedbool m_disposed;

        publicI2CDevice(I2CDevice.Configurationconfig);

        public static I2CDevice.I2CReadTransaction CreateReadTransaction(byte[] buffer);

        public static I2CDevice.I2CWriteTransaction CreateWriteTransaction(byte[] buffer);

        public void Dispose();

        public int Execute(I2CDevice.I2CTransaction[] xActions, int timeout);

        public class Configuration

        {

            publicreadonly ushortAddress;

            publicreadonly intClockRateKhz;

            publicConfiguration(ushort address, int clockRateKhz);

        }

        public sealed class I2CReadTransaction : I2CDevice.I2CTransaction{}

        public class I2CTransaction

            publicreadonly byte[]Buffer;

            protectedI2CTransaction(byte[] buffer);

        }

        public sealed class I2CWriteTransaction : I2CDevice.I2CTransaction{}

   }

I2C的讀寫操作通過定義I2CDevice.I2CTransaction數組，可以實作批量操作。

PCF8591晶片是8位A/D和D/A轉換器，4路模拟輸入，1路模拟輸出。其I2C位址是可以進行硬體編碼的（3個位址引腳A0、A1和A2），其位址編碼規則如下：

固定部分

編碼部分

1

A2

A1

A0

R/W

最高位                               最低位

對I2C來說，一般讀操作的時候位址的最低位為1，寫操作的時候位址的最低位為0。我們選用的子產品，看原理圖可知，A2、A1和A0管腳都被直接連接配接到GND，是以這部分都是0，是以對讀位址來說是0x91，寫位址是0x90。.NET Micro Framework底層I2C驅動實作的時候，位址會自動左移，最低位是不算位址的一部分的（是以才說是7位位址支援），是以我們在填寫I2C子產品位址的時候，要填寫的是讀位址（或寫位址）右移一位的數字，也就是0x48。

總線頻率我們理論上可以選擇10K到400K，這裡我們選擇100K。

下面我們詳細介紹一下PCF8591是如何進行AD讀取和DA輸出的。

讀AD操作：

寫操作

讀操作

位址

控制字

AD資料

寫DA操作

DA資料

控制字的定義如下：

X

DA标志

模拟輸入模式

自動增量

通道号：0~3

對AD0~AD3通道來說，我們常用的控制字的值為0x0,0x1,0x2,0x3。

對DA來說，我們常用的控制字的值為0x40。

注意：如果我們循環讀取AD0至AD3，由于讀周期讀取的AD轉換值，其實是上一次的轉換結果，是以我們讀取AD1的時候，其實是讀取的AD0，依次類推（上電第一次讀取的值是0x80）。

有了以上知識，我們就可以進行程式設計了，核心代碼如下：

      public static void Main()

      {

           I2CDeviceI2CBus = new I2CDevice(new I2CDevice.Configuration(0x48, 100));

            byte[]bytAD = new byte[4];

            bytebytDA = 0;

            while(true)

            {

                for(byte i = 0; i < 4; i++)

                {

                    byte[]bytWData = new byte[1]{ i };

                    byte[]bytRData = new byte[1];

                    I2CDevice.I2CTransaction[] i2c = newI2CDevice.I2CTransaction[2];

                    i2c[0] = I2CDevice.CreateWriteTransaction(bytWData);

                    i2c[1] = I2CDevice.CreateReadTransaction(bytRData);

                    I2CBus.Execute(i2c, 100);

                    bytAD[i - 1 < 0 ? 3 : i- 1] = bytRData[0];

                }

                Debug.Print("AD0=" + ShowData(bytAD[0]) + " AD1=" + ShowData(bytAD[1]) + " AD2=" + ShowData(bytAD[2]) + " AD3=" + ShowData(bytAD[3]));

                byte[]bytWData1 = new byte[2]{ 0x40, bytDA };

                I2CDevice.I2CTransaction[] i2c1 = newI2CDevice.I2CTransaction[1];

                i2c1[0] = I2CDevice.CreateWriteTransaction(bytWData1);

                I2CBus.Execute(i2c1, 100);

                Debug.Print("DA0=" + ShowData(bytDA));

                bytDA += 10;

                Thread.Sleep(1000);

            }

通過旋轉子產品的上的模拟開關，我們會發現AD3的值可以由0向255變化。

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