【嵌入式学习笔记】嵌入式入门7——IIC总线协议

1.IIC简介

IIC即Inter Integrated Circuit,集成电路总线,是一种同步,串行,半双工通信总线。
IIC总线协议——总线就是传输数据通道,协议就是传输数据的规则
,有以下特点:

  • 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
  • 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
  • 连接到总线上的数目受总线的最大电容400pf限制
  • 数据传输速率:标准模式100k bit/s 快速模式400k bit/s 高速模式3.4Mbit/s
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IIC协议时序

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IIC通信过程

  • 写操作过程
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  • 读操作过程
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2.EEPROM与24C02简介

EEPROM是一种掉电后数据不丢失的储存器,常用来存储一些配置信息,在系统重新上电时就可以加载
AT24C02是一个2K bit的EEPROM存储器,使用IIC通信方式。
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  • A0/1/2 : 设备地址决定引脚
  • WP : 写保护引脚
  • SCL : 时钟线
  • SDA : 数据线

24C02的通讯地址

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24C04的储存范围是4Kbit=512KB,使用8位地址无法表示全其储存地址(28=256KB),需要在设备地址中借位(29=512KB)

24C02的读写时序

  • 写操作
    字节写模式:一个地址一个数据进行写入。
    页写模式:连续写入数据。只需要写一个地址,连续写入数据时地址会自增,但存在页的限制,超出一页时,超出数据覆盖原先写入的数据。但读会自动翻页。

  • 读操作
    当前读模式: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:指定地址读出数据。
    顺序读模式:连续读出数据。

  • 写操作过程(字节写入/页写入)
    注意:EEPROM比较慢,必须等到10ms后再写下一个字节
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  • 读操作过程
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3.IIC协议驱动24C02实验

  • 硬件IIC——使用复杂、速度快、较稳定、特定引脚
  • 软件IIC——使用简单、速度较慢、稳定、任意引脚

推荐使用软件IIC,一是因为硬件IIC设计复杂,稳定性一般;二是因为软件IIC方便移植

3.1.IIC配置步骤

  • 使能SCL和SDA对应时钟——__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
  • 设置GPIO工作模式——SDA开漏SCL推挽输出,使用HAL_GPIO_Init初始化
  • 编写基本信号——起始信号、停止信号、应答信号
  • 编写读和写函数——iic_read_byte、iic_send_byte
    注意:发送完成,主机释放SDA

为什么IIC总线SDA建议用开漏模式?

  • IIC的SDA脚即要作为输出,又要作为输入,用开漏输出模式,很好实现输出输入共用,避免IO模式频繁切换带来的麻烦。
  • 输出时:主机(MCU)输出0,可以拉低信号,实现低电平发送,主机输出1(实际不起作用),由外部上拉电阻上拉,实现高电平发送
  • 输入时:主机(MCU)设置输出1状态,此时因为MCU无法输出1,相当于释放了SDA脚,此时外部器件可以主动拉低SDA脚/释放SDA脚(同样由上拉电阻提供“输出1的功能”),实现SDA脚的高低电平变化。
  • 由于开漏输出模式下,MCU还是可以读取IDR状态寄存器,来获取引脚高低电平,因此MCU读取IDR,即可获得SDA脚的高低电平状态,从而实现输入检测。
    也可以参考http://t.csdn.cn/fLxa9和http://t.csdn.cn/3x1wU

3.2.24C02配置步骤

  • 初始化IIC接口
  • 编写写入/读取一个字节数据函数——遵循时序流程编写
  • 编写连续读和连续写函数——在上面的基础上进行实现

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