跟着原子学I2C
I2C通讯
1、IIC总线介绍
集成电路总线，是一种同步串行半双工通信总线。
总线or协议？！
总线是数据传输通道，协议是数据传输规则。
1、1介绍
a、由时钟线SCL和数据线SDA组成，并且都接上拉电阻，确保总线空闲状态为高电平。
b、总线支持多设备连接，允许多主机存在，每个设备都有一个唯一的地址。
c、连接到总线上的数目受总线的最大电容400pf限制
d、数据传输速率：标准模式100k bit/s 快速模式400k bit/s 高速模式3.4M bit/s。
1、2归纳
三个信号： 起始信号、停止信号、应答信号。
两个注意：数据有效性、数据传输顺序。
一个状态：空闲状态。
起始信号：当SCL为高电平时，SDA从高电平变为低电平。
停止信号：当SCL为高电平时，SDA从低电平变为高电平。
应答信号：上拉电阻影响下SDA默认为高，而从机拉低SDA就是确认收到数据，为ACK，如果没有收到，为NACK。
数据先发送高位，数据以字节（8bit）传输，数据在SCL高电平稳定。
空闲状态：SCL、SDA都是高电平。
1、3跟着正点原子写代码
起始信号
/*SDA、SCL开始都处于高电平，SCL为高电平期间，SDA从高到低跳变*/
void iic_start(void)
{
IIC_SDA(1);
IIC_SCL(1);
IIC_delay();//delay时间看器件
IIC_SDA(0);
IIC_delay();
IIC_SCL(0);//SCL拉低，钳住总线，准备发送/接收数据
IIC_delay();
}停止信号
/*SCL为高电平期间，SDA从低电平往高电平跳变*/
void iic_stop(void)
{
IIC_SDA(0);
IIC_delay();
IIC_SCL(1);
IIC_delay();
IIC_SDA(1);
IIC_delay();
}检测应答信号(主机)
//return: 1:fail 0:succeed
uint8_t iic_wait_ack(void)
{
IIC_SDA(1);//主机释放SDA线
IIC_delay();
IIC_SCL(1);//从机返回ACK
IIC_delay();
if(IIC_READ_SDA)//SCL高电平读取SDA状态
{
iic_stop();//SDA高电平表示从机NACK
return 1;
}
IIC_SCL(0);
iic_delay();
return 0;
}发送应答信号
void iic_ack(void)
{
IIC_SCL(0);
IIC_delay();
IIC_SDA(0);
IIC_delay();
IIC_SCL(1);
IIC_delay();
}发送非应答信号
void iic_ack(void)
{
IIC_SCL(0);
IIC_delay();
IIC_SDA(1);
IIC_delay();
IIC_SCL(1);
IIC_delay();
}发送1字节数据
void iic_send_byte(uint8_t data)
{
for(uint8_t t=0;t<8;t++)
{
IIC_SDA((data&0x80)>>7);
IIC_delay();
IIC_SCL(1);
IIC_delay();
IIC_SCL(0);
data<<=1;//左移1位，用于下一次发送
}
IIC_SDA(1);//发送完成，主机释放SDA线
}读取1字节数据
void iic_read_byte(uint8_t ack)
{
uint8_t receive =0;
for(uint8_t t=0;t<8;t++)
{
receive<<1;//高位先输出，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();
else iic_ack();
return receive;
}1、4找个NFC芯片测试代码
/**
* @brief NFC读取数据
* @param NFC读数据
* @retval NFC
*/
uint8_t NFC_readData(uint8_t add1,uint8_t add2)
{
uint8_t data;
iic_start();
iic_send_byte(0xae);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(add1);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(add2);
iic_wait_ack();
iic_start();
iic_send_byte(0xaf);
iic_wait_ack();
data =iic_read_byte(1);
iic_nack();
iic_stop();
return data;
}
/**
* @brief NFC写入数据
* @param NFC写数据
* @retval NFC
*/
void NFC_writeData(uint8_t add1,uint8_t add2,uint8_t data)
{
iic_start();
iic_send_byte(0xae);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(add1);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(add2);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(data);
iic_wait_ack();
iic_stop();
}
以上代码添加到正点原子HAL库I2C实验工程里，具体代码如下：
myiic.c文件
/**
****************************************************************************************************
* @file myiic.c
* @author 正点原子团队(ALIENTEK)
* @version V1.0
* @date 2020-04-24
* @brief IIC 驱动代码
* @license Copyright (c) 2020-2032, 广州市星翼电子科技有限公司
****************************************************************************************************
* @attention
*
* 实验平台:正点原子 STM32F103开发板
* 在线视频:www.yuanzige.com
* 技术论坛:www.openedv.com
* 公司网址:www.alientek.com
* 购买地址:openedv.taobao.com
*
* 修改说明
* V1.0 20200424
* 第一次发布
*
****************************************************************************************************
*/
#include "./BSP/IIC/myiic.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
/**
* @brief 初始化IIC
* @param 无
* @retval 无
*/
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_HIGH; /* 高速 */
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 */
}
/**
* @brief IIC延时函数,用于控制IIC读写速度
* @param 无
* @retval 无
*/
static void iic_delay(void)
{
delay_us(2); /* 2us的延时, 读写速度在250Khz以内 */
}
/**
* @brief 产生IIC起始信号
* @param 无
* @retval 无
*/
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); /* 钳住I2C总线，准备发送或接收数据 */
iic_delay();
}
/**
* @brief 产生IIC停止信号
* @param 无
* @retval 无
*/
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 */
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 产生ACK应答
* @param 无
* @retval 无
*/
void iic_ack(void)
{
IIC_SDA(0); /* SCL 0 -> 1 时 SDA = 0,表示应答 */
iic_delay();
IIC_SCL(1); /* 产生一个时钟 */
iic_delay();
IIC_SCL(0);
iic_delay();
IIC_SDA(1); /* 主机释放SDA线 */
iic_delay();
}
/**
* @brief 不产生ACK应答
* @param 无
* @retval 无
*/
void iic_nack(void)
{
IIC_SDA(1); /* SCL 0 -> 1 时 SDA = 1,表示不应答 */
iic_delay();
IIC_SCL(1); /* 产生一个时钟 */
iic_delay();
IIC_SCL(0);
iic_delay();
}
/**
* @brief IIC发送一个字节
* @param data: 要发送的数据
* @retval 无
*/
void iic_send_byte(uint8_t data)
{
uint8_t t;
for (t = 0; t < 8; t++)
{
IIC_SDA((data & 0x80) >> 7); /* 高位先发送 */
iic_delay();
IIC_SCL(1);
iic_delay();
IIC_SCL(0);
data <<= 1; /* 左移1位,用于下一次发送 */
}
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;
}
/**
* @brief code卡读取数据
* @param code卡读数据
* @retval code卡
*/
void code_readData(uint8_t add)
{
uint8_t data;
iic_start();
iic_send_byte(0xa0);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(add);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(0xa1);
iic_wait_ack();
data =iic_read_byte(1);
iic_stop();
}
/**
* @brief NFC读取数据
* @param NFC读数据
* @retval NFC
*/
uint8_t NFC_readData(uint8_t add1,uint8_t add2)
{
uint8_t data;
iic_start();
iic_send_byte(0xae);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(add1);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(add2);
iic_wait_ack();
iic_start();
iic_send_byte(0xaf);
iic_wait_ack();
data =iic_read_byte(1);
iic_nack();
iic_stop();
return data;
}
/**
* @brief NFC写入数据
* @param NFC写数据
* @retval NFC
*/
void NFC_writeData(uint8_t add1,uint8_t add2,uint8_t data)
{
iic_start();
iic_send_byte(0xae);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(add1);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(add2);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(data);
iic_wait_ack();
iic_stop();
}
在main.c中调用：
int main(void)
{
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
usmart_dev.init(72); /* 初始化USMART */
iic_init();
while (1)
{
// NFC
uint8_t data;
NFC_writeData(0,64,0x88);
NFC_readData(0,64);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
}
}
看一下效果：
写数据效果如下：
读数据效果如下：
请注意：读数据要注意
先写新地址，在写两个寄存器地址后，在i2cstart一下，发送度数据指令，在读数据！！！
我之前写的读数据代码是这样的（错误代码如下）：
/**
* @brief NFC读取数据
* @param NFC读数据
* @retval NFC
*/
uint8_t NFC_readData(uint8_t add1,uint8_t add2)
{
uint8_t data;
iic_start();
iic_send_byte(0xaf);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(add1);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(add2);
iic_wait_ack();
iic_send_byte(0xaf);
iic_wait_ack();
data =iic_read_byte(1);
iic_nack();
iic_stop();
return data;
}这样波形根本不对，发送芯片地址有回应，发送寄存器地址没有回应。（错误波形如下）
完整工程已上传到github，注意测试时I2C从机的芯片地址看数据手册。