STM32单片机的IIC硬件编程---查询等待方式

    IIC器件是一种介于高速和低速之间的嵌入式外围设备，其实总体来说，它的速度算是比较慢的。通常情况下，速度慢的器件意味着更多的等待，这对于精益求精的嵌入式工程师来说，简直就是一个恶梦，低速器件的存取数据实在是太浪费资源。如何面对这种低速设备，而使系统运行达到最优化？我觉得应当尽可能多的使用硬件完成，这样软件的开销便会减小，系统软件不用过多的时间去等待这些数据，而专注于硬件的请求和处理。

    IIC协议，在笔者看来，其实并不是一种很好的协议，它没有较好的出错恢复机制，它是基于一种状态机模式的通讯协议，在这个状态转换中出现任意一步错误，将会导致总线不可恢复，极脆弱。在400KHZ的最高带通讯速率下，很多时候也极易产生干抗，因其采用了TTL电平传输数据，加上数字器件的状态识别问题，在高速时整个总线的状态极易产生崩溃，所以笔者的建议是，有其它接口的器件时，尽量不要用IIC接口器件……它远远没有想像中的那么可靠。

    STM32系列CPU中提供了一些IIC的硬件模块，笔者针对它的一些特点，总结了一些使用方法，并按照一般程序员的使用习惯，提出了三种不同的编程和实现方式，分别是查询等待方式、硬件中断方式、WRTOS驱动集成方式。前两种不需要RTOS的支持。

    下面先讨论STM32系列MCU的IIC硬件查询等待方式编程：

    首先，根据该MCU的特点和寄存器定义，我们做一些有用的宏定义和引用：

    /*------------------------------------------------------------------------------------------------ 根据STM32系列MCU的寄存器定义产生的一些宏定义，这些是可以移植的，主要是为了统一硬件操作，否则程序看着不爽 ------------------------------------------------------------------------------------------------*/ #define I2C1_SET_ACK I2C1->CR1|=I2C_CR1_ACK; //设置ACK允许应答 #define I2C1_CLR_ACK I2C1->CR1&=~I2C_CR1_ACK; //清除ACK应答 #define I2C1_DATA I2C1->DR //I2C1数据寄地址 #define I2C1_START I2C1->CR1|=I2C_CR1_START; //启动I2C1 #define I2C1_STOP I2C1->CR1|=I2C_CR1_STOP; //停止I2C1 #define I2C1_CurMode (I2C1->SR2 & I2C_SR2_MSL) //检查总线模式 #define I2C1_IsBusy (I2C1->SR2 & I2C_SR2_BUSY) //检查总线忙标志 #define I2C1_TxReady (I2C1->SR1 & I2C_SR1_TXE) //检查是否发送缓冲区为空 #define I2C1_RxReady (I2C1->SR1 & I2C_SR1_RXNE) //检查是否接收到数据 #define I2C1_TxAddr (I2C1->SR1 & I2C_SR1_ADDR) //检查地址是否已被发送 #define I2C1_TxStart (I2C1->SR1 & I2C_SR1_SB) //检查起始位是否已被发送

    任何一种硬件模块都有它自己的使用规则和使用方法，STM32系列的IIC也不例外，据笔者的体会，它的IIC操作过程有一些它自己的个性，如起始位的发送以及对状态寄存器的假读规则等，区别于其它MCU的IIC使用。

    其实任何一个IIC模块，只会有两种应用，非读取写数据，下面是笔者锤练过的STM32系列MCU硬件IIC写数据方法，查询等待方式：

    /*-------------------------------------------------------------------- Func: I2C1写入数据，查询等待方式 ---------------------------------------------------------------------*/ void I2C1_WriteBytes(uint8 Addr,uint8 *TxBuffer,uint8 TxLenth) { I2C1_SET_ACK //允许ACK应答 I2C1_START //启动I2C总线 while(!I2C1_TxStart); //等待起始位发送 I2C1_DATA=Addr; //发送设备地址 while(!I2C1_TxAddr); //等待地址发送结束 Addr=I2C1_CurMode; //读SR2清标志（很重要，假读) while(TxLenth--){ I2C1_DATA=*TxBuffer++; //发送缓冲区数据 while(!I2C1_TxReady); //等待发送完成 } I2C1_STOP //数据发送结束，释放总线 }

    对于IIC的写操作，先发送设备地址，得到响应后再发送数据，至少数据内容，以及长度，就不是本方法所关心的了，本方法可发送任意指定长度的数据包，前提是应当指定正确的TxLenth，当然，也可以通过判断最后一个字节的ACK请求得到结束位置，但笔者认为这样指定长度发送更好。至于IIC发送方法为什么是这样，请参考IIC的发送协议。

    下面是IIC主机的读数据协议，它比写方式复杂了一点点：

    /*---------------------------------------------------------------------------- Func: I2C1读取数据 Note: DevAddr/从设备地址 DataAddr/片内地址 *RxBuffer/接收缓冲区 RxLenth/接收长度 -----------------------------------------------------------------------------*/ void I2C1_ReadBytes(uint8 DevAddr,uint8 DataAddr,uint8 *RxBuffer,uint8 RxLenth) { I2C1_SET_ACK //允许ACK应答 I2C1_START //启动I2C总线 while(!I2C1_TxStart); //等待起始位发送 I2C1_DATA=DevAddr; //发送地址 while(!I2C1_TxAddr); //等待地址发送结束 if(I2C1_CurMode); //读SR2清标志 I2C1_DATA=DataAddr; //写数据地址 while(!I2C1_TxReady); //等待写入完成 I2C1_START //启动I2C总线----->注意，此处非常重要 while(!I2C1_TxStart); //等待起始位发送 I2C1_DATA=DevAddr|0x01; //发送地址 while(!I2C1_TxAddr); //等待地址发送结束 if(I2C1_CurMode); //读SR2清标志 while(RxLenth--){ while(!I2C1_RxReady); //等待数据到来 *RxBuffer++=I2C1_DATA; //读取数据 if(RxLenth==1)I2C1_CLR_ACK //最后字节不发送ACK---->相当重要 } I2C1_STOP //传输结束 }

    上面的代码提练了IIC的读数据过程，应该指示的是，对于片内地址是16位的应用，应该把DataAddr类型修改为uint16，并在发送片内地址的时候按照高低字节的顺序发送出去，本处示例了8位片内地址的情况（大部分情况都是8位）。上面的读方法中，有一个IIC总线重启的过程，这是最重要的地方，另外，在读回到最后一个字节的时候，停止ACK的发送，提示设备数据接收结束。至于为什么会是这样，请查阅IIC总线协议读数据部分。

    以上便是IIC模块的所有使用方法，有了这两个方法，便可以编写任何的IIC器件驱动程序。