STM32 寄存器配置笔记——I2C 读写AT24C02 EEPROM

一、简介

        本文主要介绍STM32F10xx系列如何使用软件模拟I2C总线读写AT24C02的EEPROM数据。

二、概述

        I2C协议是一种用于同步、半双工、串行总线(由单片机时钟线、单数据交换器数据线组成)上的协议。规定了总线空闲状态、起始条件、停止条件、数据有效性、字节格式、响应确认信号、从设备地址选择、数据方向。有主从机之分，主机主控就是掌控单片机时钟信号的一方，并且起始信号和停止信号也由主机发送。现在很多的硬件、传感器等都是用到i2c协议与MCU(stm32)进行通信的。因此i2c还是必不可少的一个重要知识点。

三、I2C协议

        I2C基本读写过程如下：

        

包括：起始信号、停止信号、应答、发送数据等。

        1）起始信号

        在SCL为高定平的基础上，SDA由高电平跳变为低电平为起始信号。为一次传输的开始。

      2）停止信号

      在SCL为高定平的基础上，SDA由低电平跳变为高电平为停止信号。为一次传输的结束。

        3）数据有效性

       在起始信号接收到之后，需将SCL信号拉低准备数据传输。SCL 为高电平的时候 SDA 表示的数据有效，即此时的 SDA 为高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。当 SCL 为低电平时，SDA的数据无效，一般在这个时候 SDA 进行电平切换，为下一次表示数据做好准备。注意每次数据传输都以字节为单位。

        4）应答

       I2C 的数据和地址传输都带响应。响应包括“应答 (ACK)”和“非应答 (NACK)”两种信号。作为数据接收端时，当设备 (无论主从机) 接收到 I2C 传输的一个字节数据或地址后，若希望对方继续发送数据，则需要向对方发送“应答 (ACK)”信号，发送方会继续发送下一个数据；若接收端希望结束数据传输，则向对方发送“非应答 (NACK)”信号，发送方接收到该信号后会产生一个
停止信号，结束信号传输。传输时主机产生时钟，在第9个时钟时，数据发送端会释放 SDA 的控制权，由数据接收端控制SDA，若 SDA 为高电平，表示非应答信号 (NACK)，低电平表示应答信号 (ACK)。
 

四、驱动代码

        1）IIC驱动

#include "iic_drv.h"
#include "delay.h"

#define IIC_SCL  PCout(12)
#define IIC_SDA  PCout(11)

#define SDA_OUT() {GPIOC->CRH &= 0xFFFF0FFF;\
                 GPIOC->CRH |= 0x00003000;\
                };

#define SDA_IN() {GPIOC->CRH &= 0xFFFF0FFF;\
                 GPIOC->CRH |= 0x00008000;\
                };

void IIC_Init(void)
{
    RCC->APB2ENR |= 1 << 4;           //enable I/O port C clock
    GPIOC->CRH &= 0xFFF00FFF;          //cfg sda scl as output PP speed 50MHZ
	  GPIOC->CRH |= 0x00033000;
	  GPIOC->ODR |= 0x3 << 11;           //cfg sda scl output '1'
}

//start signal SCL=1 SDA change from high to low
void IIC_Start(void)
{
    SDA_OUT();
	  IIC_SDA = 1;
    IIC_SCL = 1;
	  delay_us(4);
	  IIC_SDA = 0;
	  delay_us(4);
	  //IIC_SCL = 0;     //SCL change to low for ready to send data after start signal(SCL = 1,data line stable,data valid)
}

//stop signal SCL=1 SDA change from low to high
void IIC_Stop(void)
{
    SDA_OUT();
	  IIC_SDA = 0;
    IIC_SCL = 1;
	  delay_us(4);
	  IIC_SDA = 1;
	  delay_us(4);
}

//wait ack
//return       0:ACK
//             1:NACK
void IIC_WaitAck(void)
{
	  u8 ack = 0;
	  u16 timeout = 0;
    SDA_IN();
	  IIC_SCL = 1;
	  delay_us(4);
	  do
		{
	      ack = IIC_SDA;
			  timeout++;
			  if (timeout > 250)
				{
				    IIC_Stop();
					  return;
				}
		} while (ack);
}

//send Ack
void IIC_Ack(void)
{
    SDA_OUT();
	  IIC_SDA = 0;
    IIC_SCL = 1;
	  delay_us(4);
	  IIC_SCL = 0;    //release scl
	  delay_us(4);
}

//send NAck
void IIC_NAck(void)
{
    SDA_OUT();
	  IIC_SDA = 1;
    IIC_SCL = 1;
	  delay_us(4);
	  IIC_SCL = 0;    //release scl
	  delay_us(4);
}

void IIC_Send_Byte(u8 dat)
{
	  u8 i;
    SDA_OUT();

	  for (i = 0; i < 8; i++)
	  {
        IIC_SCL = 1;
			  IIC_SDA = (dat >> 7) & 0x01;
			  delay_us(2);
        IIC_SCL = 0;
			  delay_us(2);
	  }
}

u8 IIC_Read_Byte(u8 ack)
{
	  u8 i, receive = 0;
    SDA_IN();

	  for (i = 0; i < 8; i++)
	  {
        IIC_SCL = 1;
			  receive |= IIC_SDA << (7 - i);
			  delay_us(4);
        IIC_SCL = 0;
			  delay_us(4);
	  }
		
		(ack == 0) ? IIC_Ack() : IIC_NAck();
		return receive;
}

        2）AT24C02驱动

#include "AT24C02.h"
#include "iic_drv.h"
#include "delay.h"

void AT24C02_Init(void)
{
    IIC_Init();
}

u8 AT24C02_ReadOneByte(u16 ReadAddr)
{
    u8 temp = 0;
	  IIC_Start();
	  IIC_Send_Byte(0xA0);
	  IIC_WaitAck();
	  IIC_Send_Byte(ReadAddr%256);
	  IIC_WaitAck();
	  IIC_Start();
	  IIC_Send_Byte(0xA1);
	  IIC_WaitAck();
	  temp = IIC_Read_Byte(1);
	  IIC_Stop();
}

void AT24C02_WriteOneByte(u16 WriteAddr, u8 dat)
{
    IIC_Start();
	  IIC_Send_Byte(0xA0);
	  IIC_WaitAck();
	  IIC_Send_Byte(WriteAddr%256);
	  IIC_WaitAck();
    IIC_Send_Byte(dat);
	  IIC_WaitAck();
	  IIC_Stop();
	  delay_ms(10);
}

u8 AT24C02_Check(void)
{
    u8 temp;
	  temp = AT24C02_ReadOneByte(0xFF);
	  if (temp == 0x55)
			return 0;

		AT24C02_WriteOneByte(0xFF, 0x55);
		temp = AT24C02_ReadOneByte(0xFF);
		if (temp == 0x55)
			return 0;
		
		return 1;
}

void AT24C02_Read(u16 ReadAddr, u8 *pBuf, u16 NumToRead)
{
    while (NumToRead--)
		{
		    *pBuf++ = AT24C02_ReadOneByte(ReadAddr);
			  ReadAddr++;
		}
}

void AT24C02_Write(u16 WriteAddr, u8 *pBuf, u16 NumToWrite)
{
    while (NumToWrite--)
		{
		    AT24C02_WriteOneByte(WriteAddr, *pBuf);
			  WriteAddr++;
			  pBuf++;
		}
}