STM32F10x_模拟I2C读写EEPROM（2）（切换SDA方向 + 读ACK位 + 完整代码）

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前言

• 关于此文一些名词术语不太理解的，可以去看我这篇博文
  → 《STM32F10x_模拟I2C读写EEPROM（1）》

• 读写E2函数（带备份区+校验和判断），可以去看我这篇博文
  → 《STM32F10x_模拟I2C读写EEPROM（3）（读写E2备份区 + 校验位 + 完整代码 + 应用实例）》

• E2的中文资料可以到我博客资源里下载，没有积分下载的，可以评论Ding我o(￣▽￣)ブ

一、宏定义

	
   // I2C引脚
   #define PORT_I2C_SCL              GPIOx
   #define PORT_I2C_SDA              GPIOx
   
   #define PIN_I2C_SCL               GPIO_Pin_x
   #define PIN_I2C_SDA               GPIO_Pin_x
   
   // 控制 SDA / SCL 高低电平
   #define I2C_SCL_LOW               (PORT_I2C_SCL->BRR  = PIN_I2C_SCL)
   #define I2C_SCL_HIGH              (PORT_I2C_SCL->BSRR = PIN_I2C_SCL)
   #define I2C_SDA_LOW               (PORT_I2C_SDA->BRR  = PIN_I2C_SDA)
   #define I2C_SDA_HIGH              (PORT_I2C_SDA->BSRR = PIN_I2C_SDA)
   
   // 读 SDA 电平状态
   #define I2C_SDA_READ              (PORT_I2C_SDA->IDR & PIN_I2C_SDA)
   
   // 应答位信息
   #define I2C_ACK                   0                        //应答
   #define I2C_NOACK                 1                        //非应答

   /*
   	1、"地址长度"根据芯片型号不同略有不同
   		 8位: AT24C01、AT24C02
   		16位: AT24C04、AT24C08、AT24C16、AT24C32、AT24C64、AT24C128、AT24C256、AT24C512
   	
   	2、"页长度"根据芯片型号不同略有不同
   		  8字节: AT24C01、AT24C02
   		 16字节: AT24C04、AT24C08、AT24C16
   		 32字节: AT24C32、AT24C64
   		 64字节: AT24C128、AT24C256
   		128字节: AT24C512
   */
   
   	// 此文的E2型号 - AT24C512
   	#define EEPROM_WORD_ADDR_SIZE   16		//地址长度
   	#define EEPROM_PAGE_SIZE        128		//页长度

   	#define EEPROM_DEV_ADDR			0xA0	//地址(设备地址:与A2、A1、A0有关)

   	#define EEPROM_WR				0x00	//写
   	#define EEPROM_RD				0x01	//读
   

二、I2C延时函数

• 1. 注意

  • 此函数实现的是非标准延时,请根据MCU速度 调节大小

    
    /************************************************
    函数名称  ： I2C_Delay
    功    能 ： I2C延时(非标准延时,请根据MCU速度 调节大小)
    参    数 ： 无
    返 回 值 ： 无
    *************************************************/
    static void I2C_Delay(void)
    {
    	uint16_t cnt = 100;
    	while(cnt--);
    }
    			   	
    

三、起始 / 停止信号

• 1. 时序图

  

• 2. 起始信号

  • 时钟线 SCL 保持高电平期间 数据线 SDA 电平从高到低的跳变作为I2C总线的起始信号。

    
    /************************************************
    函数名称  ： I2C_Start
    功    能 ： I2C开始
    参    数 ： 无
    返 回 值 ： 无
    *************************************************/
    void I2C_Start(void)
    {
    	I2C_SCL_HIGH;				//SCL高
    	I2C_Delay();
    	
    	I2C_SDA_HIGH;				//SDA高
    	I2C_Delay();
    	I2C_SDA_LOW;				//SDA低
    	I2C_Delay();
    	
    	I2C_SCL_LOW;				//SCL低
    	I2C_Delay();
    }
       	
    

  
  

• 3. 停止信号

  • 时钟线 SCL 保持高电平期间 数据线SDA 电平从低到高的跳变作为I2C总线的停止信号。

    
    /************************************************
    函数名称 ： I2C_Stop
    功    能 ： I2C停止
    参    数 ： 无
    返 回 值 ： 无
    *************************************************/
    void I2C_Stop(void)
    {
    	I2C_SDA_LOW;			//SDA低
    	I2C_Delay();
    	
    	I2C_SCL_HIGH;			//SCL高
    	I2C_Delay();
    	
    	I2C_SDA_HIGH;			//SDA高
    	I2C_Delay();
    }
    	   	
    

四、切换SDA方向

• 1. SDA配置为输入模式

  
  /************************************************
  函数名称 ： I2C_SDA_SetInput
  功    能 ： I2C_SDA设置为输入
  参    数 ： 无
  返 回 值 ： 无
  *************************************************/
  void I2C_SDA_SetInput(void)
  {
  	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = PIN_I2C_SDA;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_IN_FLOATING;	// I2C_SDA设置为 浮空输入
  	GPIO_Init(PORT_I2C_SDA, &GPIO_InitStructure);
  }
  	   	
  

• 2. SDA配置为输出模式

  
  /************************************************
  函数名称  ： I2C_SDA_SetOutput
  功    能 ： I2C_SDA设置为输出
  参    数 ： 无
  返 回 值 ： 无
  *************************************************/
  void I2C_SDA_SetOutput(void)
  {
  	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = PIN_I2C_SDA;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;		// I2C_SDA设置为 开漏输出
  	GPIO_Init(PORT_I2C_SDA, &GPIO_InitStructure);
  }
  	   	
  

五、应答位信息

• 1. 主机（MCU）读取 应答位

  • 主机（MCU）写数据的时候，从机（E2）产生应答，主机读取应答位进行检测；
    

    /************************************************
    函数名称  ： I2C_GetAck
    功    能 ： I2C主机读取应答(或非应答)位
    参    数 ： 无
    返 回 值 ： I2C_ACK ----- 应答
               I2C_NOACK --- 非应答
    *************************************************/
    uint8_t I2C_GetAck(void)
    {
    	uint8_t ack;
    	
    	I2C_SCL_LOW;			//SCL低（此时从机可变化SDA电平产生应答位信息）
    	I2C_Delay();
    	
    	I2C_SDA_SetInput();		//SDA配置为输入模式（切换SDA方向）
    	
    	I2C_SCL_HIGH;			//SCL高(SCL上升沿时，从机发应答位信息到SDA线上)
    	I2C_Delay();
    	
    	if(I2C_SDA_READ)		//读取从机应答位信息
    	 ack = I2C_NOACK;		//非应答
    	else
    	 ack = I2C_ACK;			//应答
    	
    	I2C_SCL_LOW;			//SCL低（防止误操作起始 / 结束信号）
    	I2C_Delay();
    	
    	I2C_SDA_SetOutput();	//SDA配置为输出模式（切换SDA方向）
    	
    	return ack;				//返回应答位
    }
    
    

• 2. 主机（MCU）产生 应答位

  • 主机（MCU）读数据的时候，主机产生应答，从机（E2）读取应答位进行检测；
    

    /************************************************
    函数名称  ： I2C_PutAck
    功    能 ： I2C主机产生应答(或非应答)位
    参    数 ： I2C_ACK ----- 应答
               I2C_NOACK --- 非应答
    返 回 值 ： 无
    *************************************************/
    void I2C_PutAck(uint8_t Ack)
    {
    	I2C_SCL_LOW;			//SCL低（此时主机可变化SDA电平产生应答位信息）
    	I2C_Delay();
    	
    	if(I2C_ACK == Ack)
    		I2C_SDA_LOW;		//主机产生 → 应答
    	else
    		I2C_SDA_HIGH;		//主机产生 → 非应答
    	I2C_Delay();
    	
    	I2C_SCL_HIGH;			//SCL高 （SCL上升沿时，主机发应答位信息到SDA线上）
    	I2C_Delay();
    	I2C_SCL_LOW;			//SCL低（防止误操作起始 / 结束信号）
    	I2C_Delay();
    }
    
    

六、I2C读 / 写 一个字节

• 1. 注意

  • I2C读 / 写一字节不是 E2 读 / 写一字节（需要区分开来）。

• 2. I2C写一个字节

  

  • 主机每写完一个字节后，读取从机返回的应答位：

    • 应答位若为0，表示从机应答，能继续下一步操作；
    • 应答位若为1，表示从机非应答，不能进行下一步操作。

    /************************************************
    函数名称  ： I2C_WriteByte
    功    能 ： I2C写一字节
    参    数 ： Data -------- 数据
    返 回 值 ： I2C_ACK ----- 应答
     		   I2C_NOACK --- 非应答
    *************************************************/
    uint8_t I2C_WriteByte(uint8_t Data)
    {
       	uint8_t cnt;
       
       // 发送一个字节（8位）
       	for(cnt = 0; cnt < 8; cnt++)
       	{
       		I2C_SCL_LOW;			//SCL低(SCL为低电平时，主机变化SDA有效，产生SDA数据)
       		I2C_Delay();
       		
       		if(Data & 0x80)
       			I2C_SDA_HIGH;		//SDA高
       		else
       			I2C_SDA_LOW;		//SDA低
       		Data <<= 1;
       		I2C_Delay();
       		
       		I2C_SCL_HIGH;			//SCL高(SCL上升沿，主机发送数据出去)
       		I2C_Delay();
       	}
       	I2C_SCL_LOW;				//SCL低(防止误操作起始 / 结束信号)
       	I2C_Delay();
       	
       	return I2C_GetAck();		//主机读取应答位
    }	
    

• 3. I2C读一个字节

  
  • 主机每读到一个字节（8位）后，产生应答位给从机检测：
    • 应答位若为0，表示主机应答，主机不继续读取数据了；
    • 应答位若为1，表示主机非应答，主机可继续读取数据。

    /************************************************
    函数名称  ： I2C_ReadByte
    功    能 ： I2C读一字节
    参    数 ： ack --------- 产生应答(或者非应答)位
    返 回 值 ： data -------- 读取的一字节数据
    *************************************************/
    uint8_t I2C_ReadByte(uint8_t ack)
    {
    	uint8_t cnt;
    	uint8_t data;
    	
    	I2C_SCL_LOW;					//SCL低（此时从机可变化SDA电平产生数据）
    	I2C_Delay();
    	
    	I2C_SDA_SetInput();				//SDA配置为输入模式（切换SDA方向）
    	
    	for(cnt = 0; cnt < 8; cnt++)
    	{
    		I2C_SCL_HIGH;				//SCL高(SCL上升沿时，从机发数据到SDA线上)
    		I2C_Delay();
    		
    		data <<= 1;
    		if(I2C_SDA_READ)			//SDA为高(数据有效)
    			data |= 0x01; 
    		
    		I2C_SCL_LOW;				//SCL低(防止误操作起始 / 结束信号)
    		I2C_Delay();
    	}
    	I2C_SDA_SetOutput();			//SDA配置为输出模式（切换SDA方向）
    	
    	I2C_PutAck(ack);				//产生应答(或者非应答)位
    	
    	return data;					//返回数据
    }	
    

七、E2 页写 / 连续读

• 1. E2 页写

  

  • 一次页写操作写入的数据字节数最大值为E2的页大小；

  • 不同型号的E2对应的页大小可能不同（下面简称页大小的值为 P ，举例：AT24C512 → P = 128）；

  • E2 页写时序说明：

    • 举例说明：MCU写n（n <= P）个字节数据进E2；
    • ① 主器件发送起始信号和从器件地址信息（ R/W 位置零 ）给从器件，主器件检测返回应答位信息；
    • ② 主器件发送起始字节地址，主器件检测返回应答位信息；
    • ③ 非发送最后一个字节时，主器件每发送完一个字节后，不产生停止信号，主器件检测应答位信息。循环此步骤③ n - 1次，按顺序发送数据；
    • ④ 主器件发送最后一个字节后，主器件检测应答位信息，然后主器件产生停止信号；
    • ⑤ 从器件接收到停止信号后，从器件开始内部数据的擦写，在擦写过程中，从器件不再应答主器件的任何请求。

  • 注意：如果进行页写操作时，n > p，地址计数器将自动翻转，先前写入的数据会被覆盖，所以要注意每次页写的字节数不能大于E2的页大小P，否则会影响数据的正确性。

    /************************************************
    函数名称  ： EEPROM_WritePage
    功    能 ： EEPROM写页
    参    数 ： Addr ------ 地址
               pData ----- 数据
               Length -----长度(<=EEPROM_PAGE_SIZE)
    返 回 值 ： I2C_ACK ----应答
               I2C_NOACK - 非应答
    *************************************************/
    uint8_t EEPROM_WritePage(uint16_t Addr, uint8_t *Data, uint16_t Length)
    {
    	uint8_t  ack;
    	uint8_t  i;
    	
    	/* 1.开始信号 */
    	I2C_Start();
    	
    	/* 2.设备地址/写 */
    	ack = I2C_WriteByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_WR);
    	if(I2C_NOACK == ack)
    	{
    		I2C_Stop();
    		return I2C_NOACK;
    	}
    	
    	/* 3.数据地址 */
    	#if(8 == EEPROM_WORD_ADDR_SIZE)
    		ack = I2C_WriteByte((uint8_t)(Addr&0x00FF));   //数据地址(8位)			
    	if(I2C_NOACK == ack)
    	{
    		I2C_Stop();
    		return I2C_NOACK;
    	}
    	
    	#else
    		ack = I2C_WriteByte((uint8_t)(Addr>>8));       //数据地址(16位)
    	if(I2C_NOACK == ack)
    	{
    		I2C_Stop();
    		return I2C_NOACK;
    	}
    	
    	ack = I2C_WriteByte((uint8_t)(Addr&0x00FF));	
    	if(I2C_NOACK == ack)
    	{
    		I2C_Stop();
    		return I2C_NOACK;
    	}
    	#endif
    	
    	/* 4.写一字节数据（循环） */
    	for(i = 0; i < Length; i++)
    	{
    		ack = I2C_WriteByte(*(Data + i));
    		if(I2C_NOACK == ack)
    		{
    			I2C_Stop();
    			return I2C_NOACK;
    		}
    	}
    	
    	/* 5.停止信号 */
    	I2C_Stop();
    	
    	return I2C_ACK;
    }
    
    

• 2. E2 连续读

  • 从E2读取数据是一个复合的I2C时序，它实际上包含一个写过程和一个读过程。
  • E2 连续读时序说明：
    • 举例说明：MCU连续读E2里的n（n <= P）个字节数据；
    • ① 主器件发送起始信号和从器件地址信息（ R/W 位置1 ）给从器件，主器件检测返回应答位信息；
    • ② 主器件发送数据起始字节地址，主器件检测返回应答位信息；
    • ③ 主器件再次发送起始信号和从器件地址信息（ R/W 位置0 ）给从器件，主器件检测返回应答位信息；
    • ③ E2会向主机返回从"数据起始字节地址"开始的数据，一个字节一个字节地传输，主器件每接收完一个字节后，不产生停止信号，主器件响应“应答信号ACK”给E2。只要主器件的响应为"应答信号ACK"，E2就会一直传输下去，循环此步骤③ n - 1次；
    • ④ 主器件接收最后一个字节后，主器件响应“非应答信号NOACK”给E2，然后主器件产生停止信号；
    • ⑤ 从器件接收到停止信号后，从器件停止传输数据，E2 连续读结束。

    /************************************************
    函数名称  ：  EEPROM_ReadSequential
    功    能 ：  EEPROM读一字节
    参    数 ：  Addr ------ 地址
                Data ------ 数据
                Length -----长度
    返 回 值 ：  I2C_ACK --- 应答
                I2C_NOACK - 非应答
    *************************************************/
    uint8_t EEPROM_ReadSequential(uint16_t Addr, uint8_t *Data, uint16_t Length)
    {
    	uint8_t  ack;
    	uint8_t  i;
    	
    	 /* 1.开始信号 */
    	 I2C_Start();
    	
    	 /* 2.设备地址/写 */
    	 ack = I2C_WriteByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_WR);
    	 if(I2C_NOACK == ack)
    	 {
    	   I2C_Stop();
    	   return I2C_NOACK;
    	 }
    	
    	 /* 3.数据地址 */
    	#if (8 == EEPROM_WORD_ADDR_SIZE)
    	 ack = I2C_WriteByte((uint8_t)(Addr&0x00FF));   //数据地址(8位)
    	 if(I2C_NOACK == ack)
    	 {
    	   I2C_Stop();
    	   return I2C_NOACK;
    	 }
    	 
    	#else
    	 ack = I2C_WriteByte((uint8_t)(Addr>>8));       //数据地址(16位)
    	 if(I2C_NOACK == ack)
    	 {
    	   I2C_Stop();
    	   return I2C_NOACK;
    	 }
    	 
    	 ack = I2C_WriteByte((uint8_t)(Addr&0x00FF));
    	 if(I2C_NOACK == ack)
    	 {
    	   I2C_Stop();
    	   return I2C_NOACK;
    	 }
    	#endif
    	
    	 /* 4.重新开始 */
    	 I2C_Start();
    	
    	 /* 5.设备地址/读 */
    	 ack = I2C_WriteByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_RD);
    	 if(I2C_NOACK == ack)
    	 {
    	   I2C_Stop();
    	   return I2C_NOACK;
    	 }
    	
    	 /* 6.读一字节数据 */
    	for(i = 0; i < Length - 1; i++)
    	{
    		*(Data + i) = I2C_ReadByte(I2C_ACK); 	//只读取1字节(产生应答)
    	}
    	*(Data + i) = I2C_ReadByte(I2C_NOACK);		//只读取1字节(产生非应答)
    	
    	 /* 7.停止信号 */
    	 I2C_Stop();
    	
    	 return I2C_ACK;
    }
    
    

八、小结

• 写的着急，欢迎纠正
• ☆⌒(*＾-゜)v THX!!
• 码字不易，记得点小心心 ( •̀ ω •́ )✧