PIND 6 PIND 5 PIND 4 PIND 3 PIND 2 PIND 1
26. TWI - 2線直列ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ ( 2-wire Serial Interface )
26.7. 転送種別
TWIは以下の4つの主な動作種別の1つで動けます。
・ 送信主装置(MT)
・ 受信主装置(MR)
・ 送信従装置(ST)
・ 受信従装置(SR)
これら種別の多くは同じ応用に使用できます。例えば、TWI方式のEEPROM内にﾃﾞｰﾀを書くのにTWIはMT動作を、EEPROMから ﾃﾞｰﾀを読み戻すのにMR動作を使用できます。ｼｽﾃﾑ内に他の主装置が存在する場合、それらのいくつかがTWIにﾃﾞｰﾀを送信する かもしれず、するとSR動作が使用されるでしょう。どの動作種別が適正かを決めるのは応用ｿﾌﾄｳｪｱです。
次項はこれら動作種別の各々を記述します。起こり得る状態符号は各動作種別のﾃﾞｰﾀ伝送詳細図に沿って示されます。これらの図 は次の略号を使用します。
S 開始(START)条件
Rs 再送開始(REPEATED START)条件 R 読み出し指定ﾋﾞｯﾄ (SDA=High) W 書き込み指定ﾋﾞｯﾄ (SDA=Low) A 確認応答(ACK)ﾋﾞｯﾄ (SDA=Low) A 非確認応答(NACK)ﾋﾞｯﾄ (SDA=High) Data 8ﾋﾞｯﾄ ﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄ
P 停止(STOP)条件 SLA 従装置ｱﾄﾞﾚｽ
各図に於いて、楕円(訳注:原文は円)はTWI制御ﾚｼﾞｽﾀ(TWCR)のTWI割り込み要求ﾌﾗｸﾞ(TWINT)が設定(1)されたことを示すのに使 用されます。この楕円内の番号は前置分周選択ﾋﾞｯﾄが0で遮蔽されたTWI状態ﾚｼﾞｽﾀ(TWSR)に保持した状態符号を表します。これ ら位置での動きはTWI転送の継続または完了が応用(ｿﾌﾄｳｪｱ)によって行われなければなりません。TWI転送はｿﾌﾄｳｪｱによって TWINTﾌﾗｸﾞが解除(0)されるまで一時停止されます。
TWI割り込み要求ﾌﾗｸﾞ(TWINT)が設定(1)される時のTWI状態ﾚｼﾞｽﾀ(TWSR)の状態符号は適切なｿﾌﾄｳｪｱ動作を決めるのに使用さ れます。各状態符号に対する必要なｿﾌﾄｳｪｱ動作や後続の直列転送の詳細は各動作の状態表の下で与えられます。これらの表に 於いて前置分周選択ﾋﾞｯﾄが0で遮蔽されていることに注意してください。
26.7.1. 送信主装置動作
送信主装置(MT)動作では何ﾊﾞｲﾄかのﾃﾞｰﾀが受信従装置へ送信されます(下図をご覧ください)。主装置動作へ移行するには開始条 件が送出されなければなりません。それに続くｱﾄﾞﾚｽ ﾊﾟｹｯﾄの形式がMTまたは受信主装置(MR)のどちらへ移行すべきかを決めま す。SLA+Wが送信されるとMT動作へ移行し、SLA+Rが送信されるとMR動作へ移行します。本項で言及する全ての状態符号は前置 分周選択ﾋﾞｯﾄが0か、または0で遮蔽されることが前提です。
図26-11. 送信主装置動作でのﾃﾞｰﾀ転送
装置1 (送信主装置)
装置2
(受信従装置) 装置3 装置n R1 R2
VCC
SCL SDA
～ SCL
SDA
開始条件はTWCR=1x10x10x形式の値をTWI制御ﾚｼﾞｽﾀ(TWCR)に書くことによって送出されます。
・ TWI許可(TWCR.TWEN)ﾋﾞｯﾄは2線直列ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ(TWI)を許可するために1を書かれなければなりません。
・ 開始条件生成許可(TWCR.TWSTA)ﾋﾞｯﾄは開始条件を送出するために1を書かれなければなりません。
・ TWI割り込み要求(TWCR.TWINT)ﾌﾗｸﾞはこのﾌﾗｸﾞを解除(0)するために1を書かれなければなりません。
その後にTWIは2線直列ﾊﾞｽを検査し、ﾊﾞｽが開放になると直ぐに開始条件を生成します。開始条件が送出されてしまった後、TWINT ﾌﾗｸﾞがﾊｰﾄﾞｳｪｱによって設定(1)され、TWI状態ﾚｼﾞｽﾀ(TWSR)の状態符号が$08になります(以降の状態符号表をご覧ください)。送信 主装置へ移行するにはSLA+Wが送信されなければなりません。これはTWIﾃﾞｰﾀ ﾚｼﾞｽﾀ(TWDR)にSLA+Wを書くことによって行いま す。その後、転送を継続するためにTWCR.TWINTﾋﾞｯﾄは(そこへ1を書くことによって)解除(0)されるべきです。これはTWCR=1x00x10 x形式の値をTWCRに書くことによって達成されます。
SLA+Wが送信されて応答ﾋﾞｯﾄが受信されてしまうと、TWINTが再び設定(1)され、TWSRの状態符号の数値が利用可能になります。
主装置動作で可能性のある状態符号は$18,$20,$38です。これら状態符号の各々に対する適切な動作は以降の状態符号表で詳述 されます。
SLA+Wが正常に送信されてしまうと、ﾃﾞｰﾀ ﾊﾟｹｯﾄが送信されるべきです。これはTWDRにﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄを書くことによって行われます。
TWDRはTWINTが1の時にだけ書かれなければなりません。さもなければ、そのｱｸｾｽは破棄され、TWCRで上書き発生(TWWC)ﾌﾗ ｸﾞが設定(1)されます。TWDR更新後、転送を継続するためにTWINTﾋﾞｯﾄは(そこへ1を書くことによって)解除(0)されるべきです。これ はTWCR=1x00x10x形式の値をTWCRに書くことによって達成されます。
最後のﾊﾞｲﾄが送られてしまうまでこの手順が繰り返され、この転送は停止条件または再送開始条件のどちらかを生成することによっ て終了されます。再送開始条件は通常の開始条件値(TWCR=1x10x10x)を書くことによって達成されます。停止条件はTWCR=1x01x 10x形式の値を書くことによって生成されます。
再送開始条件(状態符号$10)後、2線直列ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽは停止条件を送出せずに再び同じ従装置または新しい従装置にｱｸｾｽできま す。再送開始条件は主装置がﾊﾞｽの制御を失わずに送信主装置、受信主装置間の切り替えを可能にします(訳注:原文では従装置 も含まれていますが、基本動作に対して不適切なため削除しました)。
図26-12. 送信主装置動作の形式と状態
受信従装置への転送成功
再送開始条件による次転送
従装置ｱﾄﾞﾚｽ後の非確認応答受信
ﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄ後の非確認応答受信
ｱﾄﾞﾚｽ ﾊﾞｲﾄかﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄでの ﾊﾞｽ競合調停敗退
調停敗退で自身の従装置呼び出し検出
A 08
S SLA W Data A P
18 28
Rs SLA W
R A P
A P
A/A A/A
A
主装置受信 20
10
30
38 38
78 68 B0
他の主装置転送 他の主装置転送
他の主装置転送 主装置送信
状態に従った従装置動作
主装置⇒従装置 従装置⇒主装置 Data A 何組かのﾃﾞｰﾀと確認応答 nn 16進状態符号(TWSR) 表26-2. 送信主装置動作の状態符号 (注: TWSRの前置分周選択ﾋﾞｯﾄは0の前提)
状態符号
(TWSR) TWDR操作 TWCR設定によるﾊｰﾄﾞｳｪｱ動作
$08 開始条件送信 再送開始条件送信
X
$18
X X TWSTO TWINT TWEA
0 0
1 SLA+W送信 1
ACK受信
X X 0
0
1 1 直前の動作と
ﾊﾞｽの状態
ｿﾌﾄｳｪｱの対応 TWCR設定 TWSTA
SLA+W設定 0 0 1 0 0
0 1
SLA+W送信、ACKかNACK受信
$10 SLA+W設定
SLA+R設定
SLA+W送信、ACKかNACK受信 SLA+R送信、受信主装置動作へ移行
ﾃﾞｰﾀ設定 ﾃﾞｰﾀ送信、ACKかNACK受信
再送開始条件送信 X
1 1
0
なし 停止条件送信、TWSTO=0
X
1 1
1 停止条件→開始条件送信、TWSTO=0
$20
X X 0
0
1 SLA+W送信 1
NACK受信
0 1
ﾃﾞｰﾀ設定 ﾃﾞｰﾀ送信、ACKかNACK受信
再送開始条件送信 X
1 1
0
なし 停止条件送信、TWSTO=0
X
1 1
1 停止条件→開始条件送信、TWSTO=0
$28
X X 0
0
1 ﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄ送信 1
ACK受信
0 1
ﾃﾞｰﾀ設定 ﾃﾞｰﾀ送信、ACKかNACK受信
再送開始条件送信 X
1 1
0
なし 停止条件送信、TWSTO=0
X
1 1
1 停止条件→開始条件送信、TWSTO=0
$30
X X 0
0
1 ﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄ送信 1
NACK受信
0 1
ﾃﾞｰﾀ設定 ﾃﾞｰﾀ送信、ACKかNACK受信
再送開始条件送信 X
1 1
0
なし 停止条件送信、TWSTO=0
X
1 1
1 停止条件→開始条件送信、TWSTO=0
SLA+W, ﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄで
ﾊﾞｽ競合調停敗退 X
X
0 1
1 0
0 1
$38 なし ﾊﾞｽ開放、未指定従装置動作へ移行
ﾊﾞｽ開放時に開始条件送信
26.7.2. 受信主装置動作
受信主装置(MR)動作では何ﾊﾞｲﾄかのﾃﾞｰﾀが送信従装置から受信されます(次図をご覧ください)。主装置動作へ移行するには開始 条件が送出されなければなりません。それに続くｱﾄﾞﾚｽ ﾊﾟｹｯﾄの形式が送信主装置(MT)またはMRのどちらへ移行すべきかを決めま す。SLA+Wが送信されるとMT動作へ移行し、SLA+Rが送信されるとMR動作へ移行します。本項で言及する全ての状態符号は前置 分周選択ﾋﾞｯﾄが0か、または0で遮蔽されることが前提です。
図26-13. 受信主装置動作でのﾃﾞｰﾀ転送
装置1 (受信主装置)
装置2
(送信従装置) 装置3 装置n R1 R2
VCC
SCL SDA
～ SCL
SDA
開始条件はTWCR=1x10x10x形式の値をTWI制御ﾚｼﾞｽﾀ(TWCR)に書くことによって送出されます。
・ TWI許可(TWCR.TWEN)ﾋﾞｯﾄは2線直列ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ(TWI)を許可するために1を書かれなければなりません。
・ 開始条件生成許可(TWCR.TWSTA)ﾋﾞｯﾄは開始条件を送出するために1を書かれなければなりません。
・ TWI割り込み要求(TWCR.TWINT)ﾌﾗｸﾞはそこへ1を書くことによって解除(0)されなければなりません。
その後にTWIは2線直列ﾊﾞｽを検査し、ﾊﾞｽが開放になると直ぐに開始条件を生成します。開始条件が送出されてしまった後、TWINT ﾌﾗｸﾞがﾊｰﾄﾞｳｪｱによって設定(1)され、TWSRの状態符号が$08になります(以降の状態符号表をご覧ください)。MR動作へ移行するに はSLA+Rが送信されなければなりません。これはTWDRにSLA+Rを書くことによって行います。その後、転送を継続するためにTWIN Tﾌﾗｸﾞは(そこへ1を書くことによって)解除(0)されるべきです。これはTWCR=1x00x10x形式の値をTWCRに書くことによって達成され ます。
SLA+Rが送信されて応答ﾋﾞｯﾄが受信されてしまうと、TWINTが再び設定(1)され、TWSRの状態符号の数値が利用可能になります。主 装置動作で可能性のある状態符号は$38,$40,$48です。これら状態符号の各々に対する適切な動作は以降の状態符号表で詳述さ れます。ﾊｰﾄﾞｳｪｱによってTWINTﾌﾗｸﾞが設定(1)されると、受信したﾃﾞｰﾀがTWDRから読めます。この手順は最後のﾊﾞｲﾄが受信され てしまうまで繰り返されます。最後のﾊﾞｲﾄが受信されてしまった後、受信主装置は最後に受信したﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄ後のNACK送信によって 送信従装置へ通知すべきです。この転送は停止条件または再送開始条件を生成することによって終了されます。再送開始条件は TWCR=1x10x10x形式の値を再びTWCRに書くことによって送出されます。停止条件はTWCR=1x01x10xを書くことによって生成され ます。
再送開始条件(状態符号$10)後、2線直列ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽは停止条件を送出せずに再び同じ従装置または新しい従装置にｱｸｾｽできま す。再送開始条件は主装置がﾊﾞｽの制御を失わずに送信主装置、受信主装置間の切り替えを可能にします(訳注:原文では従装置 も含まれていますが、基本動作に対して不適切なため削除しました)。
表26-3. 受信主装置動作の状態符号 (注: TWSRの前置分周選択ﾋﾞｯﾄは0の前提) 状態符号
(TWSR) TWDR操作 TWCR設定によるﾊｰﾄﾞｳｪｱ動作
$08 開始条件送信 再送開始条件送信
X
$38 X
X TWSTO TWINT TWEA
0 0
1 1 SLA+Rで調停敗退
またはNACK受信
X X 0
0
1 1 直前の動作と
ﾊﾞｽの状態
ｿﾌﾄｳｪｱの対応 TWCR設定 TWSTA
SLA+R設定
0 0 1 0 0
0 1
SLA+R送信、ACKかNACK受信
$10 SLA+R設定
SLA+W設定
SLA+R送信、ACKかNACK受信 SLA+W送信、送信主装置動作へ移行
なし ﾊﾞｽ開放、未指定従装置動作へ移行
ﾊﾞｽ開放時に開始条件送信
$40 0
1 0
0
1 1 SLA+R送信
ACK受信
0
なし 0 ﾃﾞｰﾀ受信、NACK応答
ﾃﾞｰﾀ受信、ACK応答
$48
X X 0
1
1 SLA+R送信 1
NACK受信
1 0
再送開始条件送信
なし 停止条件送信、TWSTO=0
X
1 1
1 停止条件→開始条件送信、TWSTO=0
$50 0
1 0
0
1 1 ﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄ受信
ACK応答
0
ﾃﾞｰﾀ取得 0 ﾃﾞｰﾀ受信、NACK応答
ﾃﾞｰﾀ受信、ACK応答 X
0 1
1 再送開始条件送信
X
1 1
0
ﾃﾞｰﾀ取得 停止条件送信、TWSTO=0
ﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄ受信 NACK応答
X
1 1
1
$58
停止条件→開始条件送信、TWSTO=0 図26-14. 受信主装置動作の形式と状態
従装置からの受信成功
再送開始条件による次転送
従装置ｱﾄﾞﾚｽ後の非確認応答受信
ｱﾄﾞﾚｽ ﾊﾞｲﾄかﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄでの ﾊﾞｽ競合調停敗退
調停敗退で自身の従装置呼び出し検出
A 08
S SLA R Data A P
40 50
Rs SLA R
W A P
A A/A
A
主装置送信 48
10
38 38
78 68 B0
他の主装置転送 他の主装置転送
他の主装置転送 主装置受信
状態に従った従装置動作
主装置⇒従装置 従装置⇒主装置 Data A 何組かのﾃﾞｰﾀと確認応答 nn 16進状態符号(TWSR) Data A
58
26.7.3. 送信従装置動作
送信従装置(ST)動作では下図で示されるように、何ﾊﾞｲﾄかのﾃﾞｰﾀが送信主装置へ送信されます。本項で言及する全ての状態符号 は前置分周選択ﾋﾞｯﾄが0か、または0で遮蔽されることが前提です。
図26-15. 送信従装置動作でのﾃﾞｰﾀ転送
装置1 (送信従装置)
装置2
(受信主装置) 装置3 装置n R1 R2
VCC
SCL SDA
～ SCL
SDA
ST動作を始めるにはTWI(従装置)ｱﾄﾞﾚｽﾚｼﾞｽﾀ(TWAR)とTWI制御ﾚｼﾞｽﾀ(TWCR)が次のように初期化されなければなりません。
TWARの上位7ﾋﾞｯﾄ(TWAR.TWA6～0)は主装置によってｱﾄﾞﾚｽ指定される時に2線直列ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽが応答するｱﾄﾞﾚｽです。TWARの 最下位(TWAR.TWGCE)ﾋﾞｯﾄが1を書かれた場合、TWIは一斉呼び出し($00)に応答し、さもなければ一斉呼び出しｱﾄﾞﾚｽを無視しま す。
TWCRはTWCR=0100010x形式の値を保持しなければなりません。TWENは2線直列ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ(TWI)を許可するために1を書かれ なければなりません。TWCR.TWEAは装置自身の従装置ｱﾄﾞﾚｽまたは一斉呼び出しｱﾄﾞﾚｽの確認応答(ACK)を許可するために1を書 かれなければなりません。TWCR.TWSTAとTWCR.TWSTOは0を書かれなければなりません。
TWARとTWCRが初期化されてしまうと、TWIは自身の従装置ｱﾄﾞﾚｽ(または許可ならば一斉呼び出しｱﾄﾞﾚｽ)とそれに続くﾃﾞｰﾀ方向 ﾋﾞｯﾄによってｱﾄﾞﾚｽ指定されるまで待機します。方向ﾋﾞｯﾄが1(R)ならばTWIは送信従装置で動作し、さもなくば(0(W)ならば)受信従装 置へ移行されます。自身の従装置ｱﾄﾞﾚｽとRﾋﾞｯﾄが受信されてしまった後、TWINTﾌﾗｸﾞが設定(1)され、TWSRから有効な状態符号が 読めます。この状態符号は適切なｿﾌﾄｳｪｱ動作を決めるのに使用されます。各状態符号に対して行うべき適切な動作は以降の状態 符号表で詳述されます。ST動作はTWIが主装置動作の間で調停に敗れた場合にも移行されるかもしれません(状態符号$B0をご覧 ください)。
転送中にTWCR.TWEAﾋﾞｯﾄが0を書かれると、TWIは転送の最後のﾊﾞｲﾄを送信します。受信主装置が最終ﾊﾞｲﾄ後にACKまたは NACKのどちらを送信するかによって状態$C0か$C8へ移行します。TWIはｱﾄﾞﾚｽ指定されていない従装置動作に切り替えられ、主 装置が転送を続ける場合、その主装置を無視します。従って受信主装置は直列ﾃﾞｰﾀとして全て1を受信します。従装置が最後のﾊﾞｲ ﾄを送信(TWEAが0で主装置からのNACKを予測)したとしても、主装置が(ACK送信によって)追加ﾃﾞｰﾀ ﾊﾞｲﾄを要求すると状態$C8へ 移行します。
TWCR.TWEAが0の間中、TWIは自身の従装置ｱﾄﾞﾚｽに応答しませんが、2線直列ﾊﾞｽは未だ監視され、ｱﾄﾞﾚｽ認証はTWEAの設定 (1)によって何時でも再開できます。これはTWEAﾋﾞｯﾄがTWIを2線直列ﾊﾞｽから一時的に隔離するのに使用できることを意味します。
ｱｲﾄﾞﾙ動作を除く休止形態ではTWIへのｸﾛｯｸ系がOFFにされます。TWEAﾋﾞｯﾄが設定(1)されていると、このｲﾝﾀｰﾌｪｰｽはｸﾛｯｸ元とし て2線直列ﾊﾞｽ ｸﾛｯｸ(SCL)を使用することにより、自身の従装置ｱﾄﾞﾚｽと一斉呼び出しに未だ確認応答できます。その後ﾃﾞﾊﾞｲｽが休 止形態から起動し、TWIは起動中からTWINTﾌﾗｸﾞが(それへ1を書くことによって)解除(0)されるまでSCLｸﾛｯｸをLowに保ちます。その 後のﾃﾞｰﾀ受信はAVRｸﾛｯｸが通常通り走行することで通常通りに行われます。AVRが長い起動時間に設定されていると、SCL信号線 が長時間Lowに保持され、他のﾃﾞｰﾀ送信を阻止するかもしれないことに気付いてください。
注: (ｱｲﾄﾞﾙ動作を除く)これらの休止形態から起動すると、2線直列ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ ﾃﾞｰﾀ ﾚｼﾞｽﾀ(TWDR)はﾊﾞｽで渡す最後のﾊﾞｲﾄを反映 しません。