STM32 基础知识（探索者开发板）--146讲 IIC
IIC特点：
同步串行半双工通信总线
IIC有一个弱上拉电阻，在主机和从机都没有传输数据下拉时，总线会自动上拉
SCL在低电平期间，改变SDA的值来上传数据，方便SCL电平上升时进行数据读取
SCL在高电平期间，不能改变SDA的值，若改变，SDA高到低为起始信号，低到高为终止信号
IIC配置步骤
1.使能SCL和SDA对应时钟 _HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
2.设置GPIO工作模式 HAL_GPIO_Init()
3.编写基本信号 起始send ack 停止send nak 应答wait ack
4.编写读和写函数 iic_read_byte iic_send_byte
软件驱动外设步骤
1.初始化IIC接口
2.编写写入/读取一个字节数据的函数
3.编写连续读和连续写函数
IIC代码
//myiic.c#include "./BSP/IIC/myiic.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"//初始化IIC
void iic_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE(); /* SCL引脚时钟使能 */IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE(); /* SDA引脚时钟使能 */gpio_init_struct.Pin = IIC_SCL_GPIO_PIN;gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; /* 快速 */HAL_GPIO_Init(IIC_SCL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);/* SCL */gpio_init_struct.Pin = IIC_SDA_GPIO_PIN; gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; /* 开漏输出 */HAL_GPIO_Init(IIC_SDA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);/* SDA *//* SDA引脚模式设置,开漏输出,上拉, 这样就不用再设置IO方向了, 开漏输出的时候(=1), 也可以读取外部信号的高低电平 */iic_stop(); /* 停止总线上所有设备 */
}//IIC延时函数，给芯片反应时间
static void iic_delay(void)
{delay_us(2); /* 2us的延时, 读写速度在250Khz以内 */
}//编写时序，产生IIC起始信号
void iic_start(void)
{IIC_SDA(1);IIC_SCL(1);iic_delay();IIC_SDA(0); /* START信号: 当SCL为高时, SDA从高变成低, 表示起始信号 */iic_delay();IIC_SCL(0); /* 下拉I2C总线，准备发送或接收数据 */iic_delay();
}//编写时序，产生IIC结束信号
void iic_stop(void)
{IIC_SDA(0); /* STOP信号: 当SCL为高时, SDA从低变成高, 表示停止信号 */iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();IIC_SDA(1); /* 发送I2C总线结束信号 */iic_delay();
}/*** @brief 等待应答信号到来* @param 无* @retval 1，接收应答失败* 0，接收应答成功*/
uint8_t iic_wait_ack(void)
{uint8_t waittime = 0;uint8_t rack = 0;IIC_SDA(1); /* 主机释放SDA线(此时外部器件可以拉低SDA线) */iic_delay();IIC_SCL(1); /* SCL=1, 此时从机可以返回ACK应答信号 */iic_delay();while (IIC_READ_SDA) /* 等待应答 */{waittime++;if (waittime > 250){iic_stop();rack = 1;break;}}IIC_SCL(0); /* SCL=0, 结束ACK检查 */iic_delay();return rack;
}/*** @brief 从机产生ACK应答*/
void iic_ack(void)
{IIC_SDA(0); /* SCL = 1 时 SDA = 0,表示应答 */iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();IIC_SCL(0); /* 产生下一个时钟 */iic_delay();IIC_SDA(1); /* 主机释放SDA线 */iic_delay();
}/*** @brief 不产生ACK应答*/
void iic_nack(void)
{IIC_SDA(1); /* SCL = 1 时 SDA = 1,表示不应答 */iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();IIC_SCL(0); /* 产生下一个时钟 */iic_delay();
}/*** @brief IIC发送一个字节
*/
void iic_send_byte(uint8_t data)
{uint8_t t;for (t = 0; t < 8; t++){IIC_SDA(data & (0x80 >> t)); /* 高位先发送,发完后右移 */iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();IIC_SCL(0);}IIC_SDA(1); /* 发送完成, 主机释放SDA线 */
}/*** @brief IIC读取一个字节* @param ack: ack=1时，发送ack; ack=0时，发送nack* @retval 接收到的数据*/
uint8_t iic_read_byte(uint8_t ack)
{uint8_t i, receive = 0;for (i = 0; i < 8; i++ ) /* 接收1个字节数据 */{receive <<= 1; /* 高位先输出,所以先收到的数据位要左移 */IIC_SCL(1);iic_delay();if (IIC_READ_SDA){receive++;}IIC_SCL(0);iic_delay();}if (!ack){iic_nack(); /* 发送nACK */}else{iic_ack(); /* 发送ACK */}return receive;
}//myiic.h#ifndef __MYIIC_H
#define __MYIIC_H#include "./SYSTEM/sys/sys.h"/******************************************************************************************/
/* 引脚 定义 */#define IIC_SCL_GPIO_PORT GPIOB
#define IIC_SCL_GPIO_PIN GPIO_PIN_8
#define IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PB口时钟使能 */#define IIC_SDA_GPIO_PORT GPIOB
#define IIC_SDA_GPIO_PIN GPIO_PIN_9
#define IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PB口时钟使能 *//******************************************************************************************//* IO操作 */
#define IIC_SCL(x) do{ x ? \HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \}while(0) /* SCL */#define IIC_SDA(x) do{ x ? \HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \}while(0) /* SDA */#define IIC_READ_SDA HAL_GPIO_ReadPin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN) /* 读取SDA *//* IIC所有操作函数 */
void iic_init(void); /* 初始化IIC的IO口 */
void iic_start(void); /* 发送IIC开始信号 */
void iic_stop(void); /* 发送IIC停止信号 */
void iic_ack(void); /* IIC发送ACK信号 */
void iic_nack(void); /* IIC不发送ACK信号 */
uint8_t iic_wait_ack(void); /* IIC等待ACK信号 */
void iic_send_byte(uint8_t txd);/* IIC发送一个字节 */
uint8_t iic_read_byte(unsigned char ack);/* IIC读取一个字节 */#endifiic驱动AT24C02代码
#include "./BSP/IIC/myiic.h"
#include "./BSP/24CXX/24cxx.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"/*** @brief 初始化IIC接口* @param 无* @retval 无*/
void at24cxx_init(void)
{iic_init();
}/*** @brief 在AT24CXX指定地址读出一个数据* @param readaddr: 开始读数的地址* @retval 读到的数据*/
uint8_t at24cxx_read_one_byte(uint16_t addr)
{uint8_t temp = 0;iic_start(); /* 发送起始信号 *//* 根据不同的24CXX型号, 发送高位地址* 1, 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址* 2, 24C16及以下的型号, 分1个低字节地址 + 占用器件地址的bit1~bit3位 用于表示高位地址, 最多11位地址* 对于24C01/02, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W* 对于24C04, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 A2 A1 a8 R/W* 对于24C08, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 A2 a9 a8 R/W* 对于24C16, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 a10 a9 a8 R/W* R/W : 读/写控制位 0,表示写; 1,表示读;* A0/A1/A2 : 对应器件的1,2,3引脚(只有24C01/02/04/8有这些脚)* a8/a9/a10: 对应存储整列的高位地址, 11bit地址最多可以表示2048个位置, 可以寻址24C16及以内的型号*/ if (EE_TYPE > AT24C16) /* 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址 */{iic_send_byte(0xA0); /* 发送写命令, IIC规定最低位是0, 表示写入 */iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */iic_send_byte(addr >> 8); /* 发送高字节地址 */}else {iic_send_byte(0xA0 + ((addr >> 8) << 1)); /* 发送器件 0xA0 + 高位a8/a9/a10地址,写数据 */}iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */iic_send_byte(addr % 256); /* 发送低位地址 */iic_wait_ack(); /* 等待ACK, 此时地址发送完成了 */iic_start(); /* 重新发送起始信号 */ iic_send_byte(0xA1); /* 进入接收模式, IIC规定最低位是1, 表示读取 */iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */temp = iic_read_byte(0); /* 接收一个字节数据 */iic_stop(); /* 产生一个停止条件 */return temp;
}/*** @brief 在AT24CXX指定地址写入一个数据* @param addr: 写入数据的目的地址* @param data: 要写入的数据* @retval 无*/
void at24cxx_write_one_byte(uint16_t addr, uint8_t data)
{/* 原理说明见:at24cxx_read_one_byte函数, 本函数完全类似 */iic_start(); /* 发送起始信号 */if (EE_TYPE > AT24C16) /* 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址 */{iic_send_byte(0xA0); /* 发送写命令, IIC规定最低位是0, 表示写入 */iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */iic_send_byte(addr >> 8); /* 发送高字节地址 */}else{iic_send_byte(0xA0 + ((addr >> 8) << 1)); /* 发送器件 0xA0 + 高位a8/a9/a10地址,写数据 */}iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */iic_send_byte(addr % 256); /* 发送低位地址 */iic_wait_ack(); /* 等待ACK, 此时地址发送完成了 *//* 因为写数据的时候,不需要进入接收模式了,所以这里不用重新发送起始信号了 */iic_send_byte(data); /* 发送1字节 */iic_wait_ack(); /* 等待ACK */iic_stop(); /* 产生一个停止条件 */delay_ms(10); /* 注意: EEPROM 写入比较慢,必须等到10ms后再写下一个字节 */
}/*** @brief 检查AT24CXX是否正常* @note 检测原理: 在器件的末地址写如0X55, 然后再读取, 如果读取值为0X55* 则表示检测正常. 否则,则表示检测失败.** @param 无* @retval 检测结果* 0: 检测成功* 1: 检测失败*/
uint8_t at24cxx_check(void)
{uint8_t temp;uint16_t addr = EE_TYPE;temp = at24cxx_read_one_byte(addr); /* 避免每次开机都写AT24CXX */if (temp == 0x55) /* 读取数据正常 */{return 0;}else /* 排除第一次初始化的情况 */{at24cxx_write_one_byte(addr, 0x55); /* 先写入数据 */temp = at24cxx_read_one_byte(255); /* 再读取数据 */if (temp == 0x55)return 0;}return 1;
}/*** @brief 在AT24CXX里面的指定地址开始读出指定个数的数据* @param addr : 开始读出的地址 对24c02为0~255* @param pbuf : 数据数组首地址* @param datalen : 要读出数据的个数* @retval 无*/
void at24cxx_read(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen)
{while (datalen--){*pbuf++ = at24cxx_read_one_byte(addr++);}
}/*** @brief 在AT24CXX里面的指定地址开始写入指定个数的数据* @param addr : 开始写入的地址 对24c02为0~255* @param pbuf : 数据数组首地址* @param datalen : 要写入数据的个数* @retval 无*/
void at24cxx_write(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen)
{while (datalen--){at24cxx_write_one_byte(addr, *pbuf);addr++;pbuf++;}
}