STM32 基础知识（探索者开发板）--146讲 IIC
IIC特点：
同步串行半双工通信总线
IIC有一个弱上拉电阻，在主机和从机都没有传输数据下拉时，总线会自动上拉
SCL在低电平期间，改变SDA的值来上传数据，方便SCL电平上升时进行数据读取
SCL在高电平期间，不能改变SDA的值，若改变，SDA高到低为起始信号，低到高为终止信号
IIC配置步骤
1.使能SCL和SDA对应时钟 _HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
2.设置GPIO工作模式 HAL_GPIO_Init()
3.编写基本信号 起始send ack 停止send nak 应答wait ack
4.编写读和写函数 iic_read_byte iic_send_byte
软件驱动外设步骤
1.初始化IIC接口
2.编写写入/读取一个字节数据的函数
3.编写连续读和连续写函数
IIC代码
//myiic.c
#include "./BSP/IIC/myiic.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
//初始化IIC
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_VERY_HIGH; /* 快速 */
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 */
}
//IIC延时函数，给芯片反应时间
static void iic_delay(void)
{
delay_us(2); /* 2us的延时, 读写速度在250Khz以内 */
}
//编写时序，产生IIC起始信号
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); /* 下拉I2C总线，准备发送或接收数据 */
iic_delay();
}
//编写时序，产生IIC结束信号
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应答信号 */
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 从机产生ACK应答
*/
void iic_ack(void)
{
IIC_SDA(0); /* SCL = 1 时 SDA = 0,表示应答 */
iic_delay();
IIC_SCL(1);
iic_delay();
IIC_SCL(0); /* 产生下一个时钟 */
iic_delay();
IIC_SDA(1); /* 主机释放SDA线 */
iic_delay();
}
/**
* @brief 不产生ACK应答
*/
void iic_nack(void)
{
IIC_SDA(1); /* SCL = 1 时 SDA = 1,表示不应答 */
iic_delay();
IIC_SCL(1);
iic_delay();
IIC_SCL(0); /* 产生下一个时钟 */
iic_delay();
}
/**
* @brief IIC发送一个字节
*/
void iic_send_byte(uint8_t data)
{
uint8_t t;
for (t = 0; t < 8; t++)
{
IIC_SDA(data & (0x80 >> t)); /* 高位先发送,发完后右移 */
iic_delay();
IIC_SCL(1);
iic_delay();
IIC_SCL(0);
}
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;
}
//myiic.h
#ifndef __MYIIC_H
#define __MYIIC_H
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
/******************************************************************************************/
/* 引脚 定义 */
#define IIC_SCL_GPIO_PORT GPIOB
#define IIC_SCL_GPIO_PIN GPIO_PIN_8
#define IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PB口时钟使能 */
#define IIC_SDA_GPIO_PORT GPIOB
#define IIC_SDA_GPIO_PIN GPIO_PIN_9
#define IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PB口时钟使能 */
/******************************************************************************************/
/* IO操作 */
#define IIC_SCL(x) do{ x ? \
HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
}while(0) /* SCL */
#define IIC_SDA(x) do{ x ? \
HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
}while(0) /* SDA */
#define IIC_READ_SDA HAL_GPIO_ReadPin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN) /* 读取SDA */
/* IIC所有操作函数 */
void iic_init(void); /* 初始化IIC的IO口 */
void iic_start(void); /* 发送IIC开始信号 */
void iic_stop(void); /* 发送IIC停止信号 */
void iic_ack(void); /* IIC发送ACK信号 */
void iic_nack(void); /* IIC不发送ACK信号 */
uint8_t iic_wait_ack(void); /* IIC等待ACK信号 */
void iic_send_byte(uint8_t txd);/* IIC发送一个字节 */
uint8_t iic_read_byte(unsigned char ack);/* IIC读取一个字节 */
#endifiic驱动AT24C02代码
#include "./BSP/IIC/myiic.h"
#include "./BSP/24CXX/24cxx.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
/**
* @brief 初始化IIC接口
* @param 无
* @retval 无
*/
void at24cxx_init(void)
{
iic_init();
}
/**
* @brief 在AT24CXX指定地址读出一个数据
* @param readaddr: 开始读数的地址
* @retval 读到的数据
*/
uint8_t at24cxx_read_one_byte(uint16_t addr)
{
uint8_t temp = 0;
iic_start(); /* 发送起始信号 */
/* 根据不同的24CXX型号, 发送高位地址
* 1, 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址
* 2, 24C16及以下的型号, 分1个低字节地址 + 占用器件地址的bit1~bit3位 用于表示高位地址, 最多11位地址
* 对于24C01/02, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W
* 对于24C04, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 A2 A1 a8 R/W
* 对于24C08, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 A2 a9 a8 R/W
* 对于24C16, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 a10 a9 a8 R/W
* R/W : 读/写控制位 0,表示写; 1,表示读;
* A0/A1/A2 : 对应器件的1,2,3引脚(只有24C01/02/04/8有这些脚)
* a8/a9/a10: 对应存储整列的高位地址, 11bit地址最多可以表示2048个位置, 可以寻址24C16及以内的型号
*/
if (EE_TYPE > AT24C16) /* 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址 */
{
iic_send_byte(0xA0); /* 发送写命令, IIC规定最低位是0, 表示写入 */
iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
iic_send_byte(addr >> 8); /* 发送高字节地址 */
}
else
{
iic_send_byte(0xA0 + ((addr >> 8) << 1)); /* 发送器件 0xA0 + 高位a8/a9/a10地址,写数据 */
}
iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
iic_send_byte(addr % 256); /* 发送低位地址 */
iic_wait_ack(); /* 等待ACK, 此时地址发送完成了 */
iic_start(); /* 重新发送起始信号 */
iic_send_byte(0xA1); /* 进入接收模式, IIC规定最低位是1, 表示读取 */
iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
temp = iic_read_byte(0); /* 接收一个字节数据 */
iic_stop(); /* 产生一个停止条件 */
return temp;
}
/**
* @brief 在AT24CXX指定地址写入一个数据
* @param addr: 写入数据的目的地址
* @param data: 要写入的数据
* @retval 无
*/
void at24cxx_write_one_byte(uint16_t addr, uint8_t data)
{
/* 原理说明见:at24cxx_read_one_byte函数, 本函数完全类似 */
iic_start(); /* 发送起始信号 */
if (EE_TYPE > AT24C16) /* 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址 */
{
iic_send_byte(0xA0); /* 发送写命令, IIC规定最低位是0, 表示写入 */
iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
iic_send_byte(addr >> 8); /* 发送高字节地址 */
}
else
{
iic_send_byte(0xA0 + ((addr >> 8) << 1)); /* 发送器件 0xA0 + 高位a8/a9/a10地址,写数据 */
}
iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
iic_send_byte(addr % 256); /* 发送低位地址 */
iic_wait_ack(); /* 等待ACK, 此时地址发送完成了 */
/* 因为写数据的时候,不需要进入接收模式了,所以这里不用重新发送起始信号了 */
iic_send_byte(data); /* 发送1字节 */
iic_wait_ack(); /* 等待ACK */
iic_stop(); /* 产生一个停止条件 */
delay_ms(10); /* 注意: EEPROM 写入比较慢,必须等到10ms后再写下一个字节 */
}
/**
* @brief 检查AT24CXX是否正常
* @note 检测原理: 在器件的末地址写如0X55, 然后再读取, 如果读取值为0X55
* 则表示检测正常. 否则,则表示检测失败.
*
* @param 无
* @retval 检测结果
* 0: 检测成功
* 1: 检测失败
*/
uint8_t at24cxx_check(void)
{
uint8_t temp;
uint16_t addr = EE_TYPE;
temp = at24cxx_read_one_byte(addr); /* 避免每次开机都写AT24CXX */
if (temp == 0x55) /* 读取数据正常 */
{
return 0;
}
else /* 排除第一次初始化的情况 */
{
at24cxx_write_one_byte(addr, 0x55); /* 先写入数据 */
temp = at24cxx_read_one_byte(255); /* 再读取数据 */
if (temp == 0x55)return 0;
}
return 1;
}
/**
* @brief 在AT24CXX里面的指定地址开始读出指定个数的数据
* @param addr : 开始读出的地址 对24c02为0~255
* @param pbuf : 数据数组首地址
* @param datalen : 要读出数据的个数
* @retval 无
*/
void at24cxx_read(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen)
{
while (datalen--)
{
*pbuf++ = at24cxx_read_one_byte(addr++);
}
}
/**
* @brief 在AT24CXX里面的指定地址开始写入指定个数的数据
* @param addr : 开始写入的地址 对24c02为0~255
* @param pbuf : 数据数组首地址
* @param datalen : 要写入数据的个数
* @retval 无
*/
void at24cxx_write(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen)
{
while (datalen--)
{
at24cxx_write_one_byte(addr, *pbuf);
addr++;
pbuf++;
}
}