6、单片机与AT24C02的通讯(IIC)实验(STM32F407)-拓冰建站

IIC简介

I2C(IIC,Inter－Integrated Circuit),两线式串行总线,由PHILIPS公司开发用于连接微控制器及其外围设备。它是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，高速IIC总线一般可达400kbps以上。

IIC是半双工通信方式。

多主机I2C总线系统结构

I2C协议

空闲状态

I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。

开始信号

起始信号：当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

停止信号

停止信号：当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

应答信号

发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。

对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。如果接收器是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放SDA线，以便主控接收器发送一个停止信号P。

数据的有效性

I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。

即：数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在在下降沿到来之前必须稳定。

数据传输

在I2C总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应（或同步控制），即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。

EEPROM(24C02）

总容量是256（2K/8)个字节。

接口：IIC

正点原子开发板在硬件上设置了 A0=A1=A2=0

如果A2=A1=A0=0; 那么:

读的时候 Device Address=0xA1

写的时候 Device Address=0xA0

24C02字节写时序

24C02读时序

myiic.h

#ifndef __MYIIC_H
#define __MYIIC_H
#include "sys.h" //IO方向设置
#define SDA_IN()  {GPIOB->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOB->MODER|=0<<9*2;}	//PB9输入模式
#define SDA_OUT() {GPIOB->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOB->MODER|=1<<9*2;} //PB9输出模式
//IO操作函数	 
#define IIC_SCL    PBout(8) //SCL
#define IIC_SDA    PBout(9) //SDA	 
#define READ_SDA   PBin(9)  //输入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_Send_Byte(u8 txd);			//IIC发送一个字节
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节
u8 IIC_Wait_Ack(void); 				//IIC等待ACK信号
void IIC_Ack(void);					//IIC发送ACK信号
void IIC_NAck(void);				//IIC不发送ACK信号void IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
u8 IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);	  
#endif

myiic.c

#include "myiic.h"
#include "delay.h"//初始化IIC
void IIC_Init(void)
{			GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB时钟//GPIOB8,B9初始化设置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化IIC_SCL=1;IIC_SDA=1;
}
//产生IIC起始信号
void IIC_Start(void)
{SDA_OUT();     //sda线输出IIC_SDA=1;	  	  IIC_SCL=1;delay_us(4);IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low delay_us(4);IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据 
}	  
//产生IIC停止信号
void IIC_Stop(void)
{SDA_OUT();//sda线输出IIC_SCL=0;IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to highdelay_us(4);IIC_SCL=1; IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号delay_us(4);							   	
}
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
//        0，接收应答成功
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{u8 ucErrTime=0;SDA_IN();      //SDA设置为输入  IIC_SDA=1;delay_us(1);	   IIC_SCL=1;delay_us(1);	 while(READ_SDA){ucErrTime++;if(ucErrTime>250){IIC_Stop();return 1;}}IIC_SCL=0;//时钟输出0 	   return 0;  
} 
//产生ACK应答
void IIC_Ack(void)
{IIC_SCL=0;SDA_OUT();IIC_SDA=0;delay_us(2);IIC_SCL=1;delay_us(2);IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答		    
void IIC_NAck(void)
{IIC_SCL=0;SDA_OUT();IIC_SDA=1;delay_us(2);IIC_SCL=1;delay_us(2);IIC_SCL=0;
}					 				     
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答			  
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        u8 t;   SDA_OUT(); 	    IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输for(t=0;t<8;t++){              IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;txd<<=1; 	  delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的IIC_SCL=1;delay_us(2); IIC_SCL=0;	delay_us(2);}	 
} 	    
//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK   
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{unsigned char i,receive=0;SDA_IN();//SDA设置为输入for(i=0;i<8;i++ ){IIC_SCL=0; delay_us(2);IIC_SCL=1;receive<<=1;if(READ_SDA)receive++;   delay_us(1); }					 if (!ack)IIC_NAck();//发送nACKelseIIC_Ack(); //发送ACK   return receive;
}

24cxx.h

#ifndef __24CXX_H
#define __24CXX_H
#include "myiic.h"   #define AT24C01		127
#define AT24C02		255
#define AT24C04		511
#define AT24C08		1023
#define AT24C16		2047
#define AT24C32		4095
#define AT24C64	    8191
#define AT24C128	16383
#define AT24C256	32767  
//Mini STM32开发板使用的是24c02，所以定义EE_TYPE为AT24C02
#define EE_TYPE AT24C02u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr);							//指定地址读取一个字节
void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite);		//指定地址写入一个字节
void AT24CXX_WriteLenByte(u16 WriteAddr,u32 DataToWrite,u8 Len);//指定地址开始写入指定长度的数据
u32 AT24CXX_ReadLenByte(u16 ReadAddr,u8 Len);					//指定地址开始读取指定长度数据
void AT24CXX_Write(u16 WriteAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToWrite);	//从指定地址开始写入指定长度的数据
void AT24CXX_Read(u16 ReadAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToRead);   	//从指定地址开始读出指定长度的数据u8 AT24CXX_Check(void);  //检查器件
void AT24CXX_Init(void); //初始化IIC
#endif

24cxx.c

#include "24cxx.h" 
#include "delay.h" 				 	//初始化IIC接口
void AT24CXX_Init(void)
{IIC_Init();//IIC初始化
}
//在AT24CXX指定地址读出一个数据
//ReadAddr:开始读数的地址  
//返回值  :读到的数据
u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr)
{				  u8 temp=0;		  	    																 IIC_Start();  if(EE_TYPE>AT24C16){IIC_Send_Byte(0XA0);	   //发送写命令IIC_Wait_Ack();IIC_Send_Byte(ReadAddr>>8);//发送高地址	    }else IIC_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1));   //发送器件地址0XA0,写数据 	   IIC_Wait_Ack(); IIC_Send_Byte(ReadAddr%256);   //发送低地址IIC_Wait_Ack();	    IIC_Start();  	 	   IIC_Send_Byte(0XA1);           //进入接收模式			   IIC_Wait_Ack();	 temp=IIC_Read_Byte(0);		   IIC_Stop();//产生一个停止条件	    return temp;
}
//在AT24CXX指定地址写入一个数据
//WriteAddr  :写入数据的目的地址    
//DataToWrite:要写入的数据
void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite)
{				   	  	    																 IIC_Start();  if(EE_TYPE>AT24C16){IIC_Send_Byte(0XA0);	    //发送写命令IIC_Wait_Ack();IIC_Send_Byte(WriteAddr>>8);//发送高地址	  }else IIC_Send_Byte(0XA0+((WriteAddr/256)<<1));   //发送器件地址0XA0,写数据 	 IIC_Wait_Ack();	   IIC_Send_Byte(WriteAddr%256);   //发送低地址IIC_Wait_Ack(); 	 										  		   IIC_Send_Byte(DataToWrite);     //发送字节							   IIC_Wait_Ack();  		    	   IIC_Stop();//产生一个停止条件 delay_ms(10);	 
}
//在AT24CXX里面的指定地址开始写入长度为Len的数据
//该函数用于写入16bit或者32bit的数据.
//WriteAddr  :开始写入的地址  
//DataToWrite:数据数组首地址
//Len        :要写入数据的长度2,4
void AT24CXX_WriteLenByte(u16 WriteAddr,u32 DataToWrite,u8 Len)
{  	u8 t;for(t=0;t<Len;t++){AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr+t,(DataToWrite>>(8*t))&0xff);}												    
}//在AT24CXX里面的指定地址开始读出长度为Len的数据
//该函数用于读出16bit或者32bit的数据.
//ReadAddr   :开始读出的地址 
//返回值     :数据
//Len        :要读出数据的长度2,4
u32 AT24CXX_ReadLenByte(u16 ReadAddr,u8 Len)
{  	u8 t;u32 temp=0;for(t=0;t<Len;t++){temp<<=8;temp+=AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr+Len-t-1); 	 				   }return temp;												    
}
//检查AT24CXX是否正常
//这里用了24XX的最后一个地址(255)来存储标志字.
//如果用其他24C系列,这个地址要修改
//返回1:检测失败
//返回0:检测成功
u8 AT24CXX_Check(void)
{u8 temp;temp=AT24CXX_ReadOneByte(255);//避免每次开机都写AT24CXX			   if(temp==0X55)return 0;		   else//排除第一次初始化的情况{AT24CXX_WriteOneByte(255,0X55);temp=AT24CXX_ReadOneByte(255);	  if(temp==0X55)return 0;}return 1;											  
}//在AT24CXX里面的指定地址开始读出指定个数的数据
//ReadAddr :开始读出的地址 对24c02为0~255
//pBuffer  :数据数组首地址
//NumToRead:要读出数据的个数
void AT24CXX_Read(u16 ReadAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToRead)
{while(NumToRead){*pBuffer++=AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr++);	NumToRead--;}
}  
//在AT24CXX里面的指定地址开始写入指定个数的数据
//WriteAddr :开始写入的地址 对24c02为0~255
//pBuffer   :数据数组首地址
//NumToWrite:要写入数据的个数
void AT24CXX_Write(u16 WriteAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToWrite)
{while(NumToWrite--){AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr,*pBuffer);WriteAddr++;pBuffer++;}
}

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "lcd.h"
#include "24cxx.h"
#include "key.h"  //要写入到24c02的字符串数组
const u8 TEXT_Buffer[]={"Explorer STM32F4 IIC TEST"};
#define SIZE sizeof(TEXT_Buffer)	 int main(void)
{ u8 key;u16 i=0;u8 datatemp[SIZE];	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2delay_init(168);    //初始化延时函数uart_init(115200);	//初始化串口波特率为115200LED_Init();					//初始化LED LCD_Init();					//LCD初始化 KEY_Init(); 				//按键初始化  AT24CXX_Init();			//IIC初始化 POINT_COLOR=RED; LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");	LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"IIC TEST");	LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2023/11/30");	 LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY1:Write  KEY0:Read");	//显示提示信息		while(AT24CXX_Check())//检测不到24c02{LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"24C02 Check Failed!");delay_ms(500);LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Please Check!      ");delay_ms(500);LED0=!LED0;//DS0闪烁}LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"24C02 Ready!");    POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色	  while(1){key=KEY_Scan(0);if(key==KEY1_PRES)//KEY1按下,写入24C02{LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//清除半屏    LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Write 24C02....");AT24CXX_Write(0,(u8*)TEXT_Buffer,SIZE);LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"24C02 Write Finished!");//提示传送完成}if(key==KEY0_PRES)//KEY0按下,读取字符串并显示{LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Read 24C02.... ");AT24CXX_Read(0,datatemp,SIZE);LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"The Data Readed Is:  ");//提示传送完成LCD_ShowString(30,190,200,16,16,datatemp);//显示读到的字符串}i++;delay_ms(10);if(i==20){LED0=!LED0;//提示系统正在运行	i=0;}		   } 	    
}

实验效果：

说明：先按下KEY0查看EEPROM所存内容，再按下KEY1写入新内容，最后再次按下KEY0查看内容是否变更为所写新内容

IIC实验效果