参考资料:
【STM32】IIC的基本原理(实例:普通IO口模拟IIC时序读取24C02)
https://blog.csdn.net/qq_38410730/article/details/80312357
STM32下模拟I2C的C语言实现
https://blog.csdn.net/qq_38410730/article/details/80312357
I2C协议小结
https://blog.csdn.net/huangkangying/article/details/73182432
作者:huangkangying
来源:CSDN
原文:https://blog.csdn.net/huangkangying/article/details/73182432
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- 两线串行协议(SCL, SDA),主从模式,支持多主控,但在同一时刻只能有一个主控
- 地址组成:7bit 地址数组+1bit读写位, 共8bit。地址范围0~127, 0地址为广播地址。
- 一次发送8bit数据,数据格式为大端模式。
- 速率:标准模式100Kbps, 快速模式400Kbps,高速模式3.4Mbps。
- SCL由master提供,只有master才能同时控制SCL和SDA
- SCL为低电平时才能改变数据,SCL为高电平时,数据有效。
- 起始条件: 当SCL为高电平时,master拉低SDA,总线进入start状态。
- 结束条件: 当SCL为高电平时,master拉高SDA,总线进入stop状态。
- 无论是发送地址还是数据,其后都紧跟着一个ACK/NACK。
- 当master写数据里,ACK和NACK由slave提供。
- 当master读数据里,ACK和NACK由master提供。
- 下面为master写数据示例:ACK:在第9个CLK周期,slave拉低SDA,发送一个ACK
- NACK: 在第9个CLK周期,slave保持SDA为高,发送一个NACK
- 一次可以传输多个字节,直到master发送start/stop。
- 如果slave设备来不及处理data,它可以保持SCL为低,强制master进入等待状态。???
有头有尾还有肚
开始信号:SCL 高电平期间,SDA 由高–>低电平
停止信号:SCL 高电平期间,SDA 由低–>高电平
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: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。
犹如物流:
SCL高电平,SDA须保持
SCL低电平,SDA可变
为了与开始和停止信号区别
即:数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在下降沿到来之前必须稳定。
#ifndef __IIC_H
#define __IIC_H
#include "sys.h" //实现了IO口的位带操作
//IO方向设置,操作寄存器
//简单点:就是把SDA的PC11口设为输入或输出
#define SDA_IN() {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=8<<12;}
#define SDA_OUT() {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=3<<12;}
//IO操作函数,IO口位带操作
//简单点:就是可以对SCL的PC12和SDA的PC11进行赋值操作
#define IIC_SCL PCout(12) //SCL
#define IIC_SDA PCout(11) //SDA
#define READ_SDA PCin(11) //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
#ifndef __SYS_H
#define __SYS_H
#include "stm32f10x.h"
//0,不支持ucos
//1,支持ucos
#define SYSTEM_SUPPORT_OS 0 //定义系统文件夹是否支持UCOS
//位带操作,实现51类似的GPIO控制功能
//具体实现思想,参考<>第五章(87页~92页).
//IO口操作宏定义
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
//IO口地址映射
#define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C
#define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C
#define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+12) //0x4001100C
#define GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+12) //0x4001140C
#define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+12) //0x4001180C
#define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+12) //0x40011A0C
#define GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+12) //0x40011E0C
#define GPIOA_IDR_Addr (GPIOA_BASE+8) //0x40010808
#define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+8) //0x40010C08
#define GPIOC_IDR_Addr (GPIOC_BASE+8) //0x40011008
#define GPIOD_IDR_Addr (GPIOD_BASE+8) //0x40011408
#define GPIOE_IDR_Addr (GPIOE_BASE+8) //0x40011808
#define GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+8) //0x40011A08
#define GPIOG_IDR_Addr (GPIOG_BASE+8) //0x40011E08
//IO口操作,只对单一的IO口!
//确保n的值小于16!
#define PAout(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n) //输出
#define PAin(n) BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n) //输入
#define PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n) //输出
#define PBin(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n) //输入
#define PCout(n) BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n) //输出
#define PCin(n) BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n) //输入
#define PDout(n) BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n) //输出
#define PDin(n) BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n) //输入
#define PEout(n) BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n) //输出
#define PEin(n) BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n) //输入
#define PFout(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n) //输出
#define PFin(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n) //输入
#define PGout(n) BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n) //输出
#define PGin(n) BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n) //输入
//以下为汇编函数
void WFI_SET(void); //执行WFI指令
void INTX_DISABLE(void);//关闭所有中断
void INTX_ENABLE(void); //开启所有中断
void MSR_MSP(u32 addr); //设置堆栈地址
#endif
//初始化IIC
void IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//RCC->APB2ENR|=1<<4; //先使能外设IO PORTC时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE ); //使能外设IO PORTC时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_11; //同时设置PC11和PC12引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
//空闲状态,主机的SCL和SDA都要拉高
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1;
}
当然这是主机产生
思考:
void IIC_Stop(void)
{
SDA_OUT(); //设置SDA线为输出
IIC_SCL=1; //SCL置高
IIC_SDA=0;
delay_us(4); //保持一段时间
//发送I2C总线结束信号
IIC_SDA=1; //STOP:when CLK is high, DATA change form low to high
delay_us(4); //保持一段时间
}
//产生IIC起始信号
void IIC_Start(void)
{
SDA_OUT(); //设置SDA线为输出,只设置了SDA为输出,SCL不管吗???
IIC_SDA=1; //SDA置高
IIC_SCL=1; //SCL置高
delay_us(4); //让数据保持一段时间(电平嘛)传输的是TTL电平信号
//SDA由高-->低跳变,SCL保持高电平
IIC_SDA=0; //START:when CLK is high,DATA change form high to low
delay_us(4); //保持一段时间
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(); //设置SDA线为输出
IIC_SCL=0; //SCL置低
IIC_SDA=0; //SDA置低
delay_us(4); //保持一段时间
IIC_SCL=1; //SCL置高
//发送I2C总线结束信号
IIC_SDA=1; //STOP:when CLK is high, DATA change form low to high
delay_us(4); //保持一段时间
}
当然是发送方等待(发送方可能是主机也可能是从机)
//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
//等待应答的时候把SDA和SCL线都给拉高 ???
IIC_SDA=1; delay_us(1);
IIC_SCL=1; delay_us(1);
while(READ_SDA) //READ_SDA就是PC11(SDA)引脚,当输入为低时就是(ACK)信号
{
//等待接收方应答
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250) //超时传送失败
{
IIC_Stop(); //传送失败发送停止信号
return 1;
}
}
IIC_SCL=0; //主机时钟输出0,为下一步做准备
return 0;
}
这里应该是针对主机而言的,此时主机是接收方???
思考:
void IIC_Ack(void)
{
IIC_SCL=0; //SCL置低
SDA_OUT(); //SDA设为输出
IIC_SCL=1; //SCL置高
delay_us(2); //保持一段时间
IIC_SDA=0; //SDA置低,表示应答(ACK)
delay_us(2); //保持一段时间
IIC_SCL=0; //SCL置低
}
//第 9 个时钟脉冲问题
//产生ACK应答
void IIC_Ack(void)
{
IIC_SCL=0; //SCL置低
SDA_OUT(); //SDA设为输出
IIC_SDA=0; //SDA置低,表示应答(ACK)
delay_us(2); //保持一段时间
IIC_SCL=1; //SCL置高
delay_us(2); //保持一段时间
IIC_SCL=0; //SCL置低
}
//不产生ACK应答
void IIC_NAck(void)
{
IIC_SCL=0; //SCL置低
SDA_OUT(); //SDA设为输出
IIC_SDA=1; //SDA置高,表示非应答(NACK)
delay_us(2); //保持一段时间
IIC_SCL=1; //SCL置高
delay_us(2); //保持一段时间
IIC_SCL=0; //SCL置低
}
无论读写均由主机触发开始条件和结束条件
如果从机接了主机的中断线,也只是提醒主机而已,任然需要主机触发开始条件
思考:
for(t=0;t<8;t++)
{
//规定从高位开始传输;
if((txd & 0x80) >> 7)//判断最高位是0还是1,然后写入PC11,写入总线
{
PC |= (1<<11); //PC11输出1
}
else
{
PC &= ~(1<<11); //PC11输出0
}
txd <<= 1; //将数据(地址)左移一位
delay_us(2); //对TEA5767这三个延时都是必须的,为啥???
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答,利用上述的 IIC_Wait_Ack 等待应答函数
//1,有应答
//0,无应答
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
u8 t;
SDA_OUT(); //SDA设为输出
//拉低时钟开始数据传输,规定SCL低电平,SDA才允许变化,否则就是开始和停止信号了
IIC_SCL=0;
for(t=0;t<8;t++)
{
//规定从高位开始传输;
IIC_SDA = (txd & 0x80) >> 7;
txd <<= 1;
delay_us(2); //对TEA5767这三个延时都是必须的,为啥???
IIC_SCL=1; //SCL置高
delay_us(2);
IIC_SCL=0; //SCL置低
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++ )
{
//从最高位开始发,自然从最高位开始接收
IIC_SCL=0; //SCL置低
delay_us(2); //保持
IIC_SCL=1; //SCL置高
receive <<= 1; //等同于乘以2
//先移位再加,不可先加在移位
//主机通过判断P11输入引脚的电平高低来接收数据
//高电平就加一,低电平就什么都不做
if(READ_SDA)receive++;
delay_us(1);
}
if (ack)
IIC_Ack(); //发送ACK
else
IIC_NAck(); //发送nACK
return receive;
}
#ifndef __24CXX_H
#define __24CXX_H
#include "myiic.h"
//Mini STM32开发板
//24CXX驱动函数(适合24C01~24C16,24C32~256未经过测试!有待验证!)
//2010/6/10
//V1.2
#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 AT24C02
u8 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
//初始化IIC接口
void AT24CXX_Init(void)
{
IIC_Init();
}
//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++;
}
}
//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
IIC_Wait_Ack();
}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;
}
//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--;
}
}
//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;
}
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "lcd.h"
#include "key.h"
#include "24cxx.h"
#include "myiic.h"
//要写入到24c02的字符串数组
const u8 TEXT_Buffer[]={"MiniSTM32 IIC TEST"};
#define SIZE sizeof(TEXT_Buffer) //获取字节个数
int main(void)
{
u8 key;
u16 i=0;
u8 datatemp[SIZE];
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置中断优先级分组2
delay_init(); //延时函数初始化
uart_init(9600); //串口初始化为9600
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
LCD_Init();
KEY_Init(); //按键初始化
AT24CXX_Init(); //IIC初始化
//用LCD显示屏显示出来
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"Mini STM32");
LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"IIC TEST");
LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2014/3/9");
LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"WK_UP:Write KEY0:Read"); //显示提示信息
while(AT24CXX_Check())//检测不到24c02
{
LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"24C02 Check Failed!");
delay_ms(500);
LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"Please Check! ");
delay_ms(500);
LED0=!LED0;//DS0闪烁
}
LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"24C02 Ready!");
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
while(1)
{
key=KEY_Scan(0);
if(key==WKUP_PRES)//WK_UP 按下,写入24C02
{
LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//清除半屏
LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"Start Write 24C02....");
AT24CXX_Write(0,(u8*)TEXT_Buffer,SIZE);
LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"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(60,170,200,16,16,"Start Read 24C02.... ");
AT24CXX_Read(0,datatemp,SIZE);
LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"The Data Readed Is: ");//提示传送完成
LCD_ShowString(60,190,200,16,16,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;
}
}
}
实验结果视频地址:
视频地址:http://t.cn/EoZQHMm?m=4368576113101384&u=5955627170