STM32-I2C通信在AT24C02的应用

AT24C02是一种失去电源供给后依旧能保持数据的储存器，常用来储存一些配置信息，在系统重新上电之后也可以加载。它的容量是2k bit的EEPROM存储器，采用I2C通信方式。

AT24C02支持两种写操作：字节写操作和页写操作。本实验中我们采用的是字节写操作，就是一个地址一个数据这样进行数据写入。页写模式就是连续写入数据，只需写入一个地址，连续写入数据的时候，地址会自动后移，但有页限制，超出一页的时候，超出数据会覆盖原先写入的数据。

AT24C02支持三种读操作：当前地址读操作，随机地址读操作和顺序读操作模式。

当前地址读模式是基于上一次读/写操作的最后位置继续读出数据。随机地址读模式是指定地址读出数据。顺序读操作模式就是连续读出数据，会自动翻页。

注意到我们采用的STM32F1系列里，SCL时钟线为PB6，SDA数据线为PB7。本次实验中，时钟线我们就正常的设置为推挽输入，数据线则设置为开漏模式（因为我们引入了外部上拉电阻，提供稳定的空闲高电平，而且我们的数据线既要作为输出，又要作为输入，用开漏输出模式，能很好地实现输入输出共用，避免频繁IO模式切换带来的麻烦）。编写代码时，注意完成发送的时候，主机要释放SDA。

在开漏模式下，MCU读取IDR状态寄存器，来获取引脚高低电平。

接下来编写我们的实验代码：

首先编写我们的函数头文件iic.c：

#include "./BSP/IIC/iic.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"

void iic_init(void){

    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};

    IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE();
    IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE();

    //SCL设置
    gpio_init_strcut.Pin = IIC_SCL_GPIO_PIN;
    gpio_init_strcut.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    gpio_init_strcut.Pull = GPIO_PULLUP;
    gpio_init_strcut.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(IIC_GPIO_PORT, &gpio_init_strcut); //IIC_GPIO_PORT就是GPIOB

    //SCL设置
    gpio_init_strcut.Pin = IIC_SDA_GPIO_PIN;
    gpio_init_strcut.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
    HAL_GPIO_Init(IIC_GPIO_PORT, &gpio_init_strcut);
}

static void iic_delay(void){
    delay_ms(2);
}

void iic_start(void){
    //SCL为高电平时，SDA从高电平向低电平跳变，制造起始信号
    IIC_SDA(1);
    IIC_SCL(1);
    delay_ms();
    IIC_SDA(0);
    delay_ms();
    IIC_SCL(0);
    delay_ms();//钳住总线，准备发送或者接受数据
}
 
void iic_stop(void){
    //SCL为高电平的适合，SDA从低电平向高电平跳变，制造停止信号
    IIC_SDA(0);
    delay_ms();
    IIC_SCL(1);
    delay_ms();
    IIC_SDA(1);
    delay_ms();
}

uint8_t iic_wait_ack(void){ //主机检测应答信号
 
    IIC_SDA(1); //主机释放SDA线
    delay_ms();
    IIC_SCL(1); //从机返回ACK
    delay_ms();
 
    if(IIC_READ_SDA){ //SDA高电平表示读取到高电平，从机未作出应答，由于上拉电阻有高电平阻塞效果，表示读取到非应答信号
        iic_stop();
        return 1;
    }
 
    IIC_SCL(0);
    delay_ms();
    return 0;
}
 
void iic_ack(void){ //从机发送低电平应答信号，将主机发送的高电平信号导入至此，使主机的数据线检测函数得到的是低电平，继续要求数据
 
    IIC_SCL(0);
    delay_ms();
    IIC_SDA(0);
    delay_ms();
    IIC_SCL(1);
    delay_ms();
}
 
void iic_nack(void){ //从机发送非应答信号，不再要求数据
 
    IIC_SCL(0);
    delay_ms();
    IIC_SDA(1);
    delay_ms();
    IIC_SCL(1);
    delay_ms();
}

void iic_send_byte(uint8_t data){
    for(uint8_t t = 0; t < 8; t++){
        //高位先发
        IIC_SDA((data & 0x80) >> 7);
        IIC_SCL(1);
        delay_ms();
        IIC_SCL(0);
        data <<= 1; //左移一位，进行下一次发送
    }
    IIC_SDA(1); //完成后，释放数据线，进行应答检测
}
 
uint8_t iic_read_byte(uint8_t ack){
    uint8_t receive = 0;
 
    for(uint8_t i = 0; t < 8; t++){
        //高位先被输入，左移以腾空右边的位置给下一低位数据
        receive <<= 1;
        IIC_SCL(1);
        delay_ms();
        if(IIC_READ_SDA) receive++;
        IIC_SCL(0);
        delay_ms();
    }

    if(!ack) iic_nack();
    else iic_ack();
    return receive;
}

接下来编写函数头文件iic.h：

#ifndef __IIC_H
#define __IIC_H

void iic_init(void);
static void iic_delay(void);
void iic_start(void);
void iic_stop(void);
uint8_t iic_wait_ack(void);
void iic_ack(void);
void iic_nack(void);
void iic_send_byte(uint8_t data);
uint8_t iic_read_byte(uint8_t ack);

#endif

接下来再编写存储器的函数文件24cxx.c：

#include "./BSP/IIC/iic.h"
#include "./BSP/24CXX/24cxx.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"

void at24c02_init(void){
    iic_init();
}

void at24c02_write_byte(uint8_t addr, uint8_t data){
    iic_start();
    iic_send_byte(0xA0); //发送通讯地址（写地址操作）
    iic_wait_ack();
    iic_send_byte(addr);
    iic_wait_ack();
    iic_send_byte(data);
    iic_wait_ack();
    iic_stop();

    delay_ms(10);
}

uint8_t at24c02_read_byte(uint8_t addr){
    uint8_t rec = 0;

    iic_start();
    iic_send_byte(0xA0); //发送通讯地址（写地址操作）
    iic_wait_ack();
    iic_send_byte(addr);
    iic_wait_ack();
    iic_start();
    iic_send_byte(0xA1); //发送通讯地址（写地址操作）
    iic_wait_ack();
    iic_send_byte(addr);
    iic_wait_ack();
    rec = iic_read_byte(0);
    iic_stop();

    return rec;
}

接下来编写存储器函数文件的头文件：24cxx.h：

#ifndef __24CXX_H
#define __24CXX_H

void at24c02_init(void);
void at24c02_write_byte(uint8_t addr, uint8_t data);
uint8_t at24c02_read_byte(uint8_t addr);

#endif

到这里我们的示例代码便编写完成了。