STM32的IIC

分类：菜鸟笔记作者：qq_45578181

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IIC介绍

IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。
可发送和接收数据。在 CPU 与被控 IC 之间、IC 与 IC 之间进行双向传送，高速 IIC 总线一般可达 400kbps 以上。

IIC协议

IIC协议介绍

一种半双工的通信方式
多主机IIC总线系统结构

在这里插入图片描述


有两个上拉电阻，让没有通信的时候也是高电平

空闲状态

SDA和SCL两条线同时处于高电平为总线空闲状态。由两个上拉电阻拉高。

开始信号、结束信号和应答信号

SDA数据线，SCL时钟线
开始信号：SCL 为高电平时，SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。是一种电平跳变时序信号，而非一个电平信号。
结束信号：SCL 为高电平时，SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

在这里插入图片描述

应答信号ACK：发送器器每发送一个字节，接收数据的 IC 在接收到 8bit 数据后，向发送数据的 IC 发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据，即由接收器反馈的应答信号。将SDA拉低，并保证在该时钟的高电平前进为稳定的低电平。
ü CPU 向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU 接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，判断为受控单元出现故障。
ü 如果ACK为低电平为有效应答，如果是高电平就是非应答位NACK，也就是没有成功。
ü 如果接收器是主控器，收到最后一个字节后，发送NACK信号，以通知发送器数据发送结束，并释放SDA。
这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。

在这里插入图片描述

数据有效性

IIC总线数据传送时，时钟的高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，不允许变化。即SCL的上升沿到来前要准备好，下降沿到来前必须可靠。

在这里插入图片描述

数据的传送

在这里插入图片描述

IIC实验背景

板载的EEPROM芯片型号为24C02。该芯片的总容量是256个字节，该芯片通过 IIC 总线与外部连接，本章就通过 STM32 来实现 24C02 的读写。
STM32 的硬件 IIC 非常复杂，更重要的是不稳定，故不推荐使用。所以我们这里就通过模拟来实现了。

IIC实验目的

开机的时候先检测 24C02 是否存在，然后在主循环里面用 1 个按键（KEY0）用来执行写入 24C02 的操作，另外一个按键（WK_UP）用来执行读出操作，在 TFTLCD模块上显示相关信息。

24C02硬件连接图

24C02 的 SCL 和 SDA 分别连在 STM32 的 PB6 和 PB7 上的

在这里插入图片描述

WP:write Protect 写保护就不能操作
A0-A2，地址线，默认接地，地址000，最高就是256

在这里插入图片描述

读是1，写是0
读写时序

在这里插入图片描述

开始，外设地址，应答，写入位置，应答，数据，应答

初始化IIC

该段代码可以用在任何 IIC 设备上。

#include "myiic.h"
#include "delay.h"
//初始化 IIC
void IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PB 时钟使能
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIO
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7); //PB6,PB7 输出高
}
开始都是高电平
//产生 IIC 起始信号
void IIC_Start(void)
{
	SDA_OUT(); //sda 线输出
	IIC_SDA=1;
	IIC_SCL=1;
	delay_us(4);
	IIC_SDA=0; //START:when CLK is high,DATA change form high to low
	delay_us(4);
	IIC_SCL=0; //钳住 I2C 总线，准备发送或接收数据
}
//产生 IIC 停止信号
void IIC_Stop(void)
{
	SDA_OUT(); //sda 线输出
	IIC_SCL=0;
	IIC_SDA=0; //STOP:when CLK is high DATA change form low to high
	delay_us(4);
	IIC_SCL=1;
	IIC_SDA=1; //发送 I2C 总线结束信号
	delay_us(4);
}
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
// 0，接收应答成功
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN(); //SDA 设置为输入
	IIC_SDA=1;delay_us(1);
	IIC_SCL=1;delay_us(1);
	while(READ_SDA)//一直等，等不到就停止
	{ 
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
			{ IIC_Stop();
			return 1;
			}
}
IIC_SCL=0; //时钟输出 0
return 0;
}
//产生 ACK 应答
void IIC_Ack(void)
{ IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}
//不产生 ACK 应答
void IIC_NAck(void)
{ IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}
//IIC 发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{ u8 t;
	SDA_OUT();
	IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
	for(t=0;t<8;t++)
	{ IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
	最高位移到最低
	txd<<=1;
	delay_us(2); //对 TEA5767 这三个延时都是必须的
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
	delay_us(2);
}
}
//读 1 个字节，ack=1 时，发送 ACK，ack=0，发送 nACK
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{ unsigned char i,receive=0;
SDA_IN(); //SDA 设置为输入
for(i=0;i<8;i++ )
{ IIC_SCL=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	receive<<=1;
	if(READ_SDA)receive++;
	delay_us(1);
}
if (!ack)
IIC_NAck(); //发送 nACK
else
IIC_Ack(); //发送 ACK
return receive;
}

该部分为 IIC 驱动代码，实现包括 IIC 的初始化（IO 口）、IIC 开始、IIC 结束、ACK、IIC读写等功能
在其他函数里面，只需要调用相关的 IIC 函数就可以和外部 IIC 器件通信了

IIC 接口来操作 24Cxx 芯片

接下来我们看看 24cxx.c 文件代码：


```c
#include "24cxx.h"
#include "delay.h"
//初始化 IIC 接口
void AT24CXX_Init(void)
{
IIC_Init();
}
//在 AT24CXX 指定地址读出一个数据
//ReadAddr:开始读数的地址
//返回值 :读到的数据
u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr)
{
u8 temp=0;
IIC_Start();
if(EE_TYPE>AT24C16)
{ IIC_Send_Byte(0XA0); //发送写命令
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(ReadAddr>>8); //发送高地址
}else IIC_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1)); //发送器件地址 0XA0,写数据
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(ReadAddr%256); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0XA1); //进入接收模式
IIC_Wait_Ack();
temp=IIC_Read_Byte(0);
IIC_Stop(); //产生一个停止条件
return temp;
}
//在 AT24CXX 指定地址写入一个数据
//WriteAddr :写入数据的目的地址
//DataToWrite:要写入的数据
void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite)
{
	IIC_Start();
	if(EE_TYPE>AT24C16)
	{   IIC_Send_Byte(0XA0); //发送写命令
		IIC_Wait_Ack();
		IIC_Send_Byte(WriteAddr>>8);//发送高地址
	}else IIC_Send_Byte(0XA0+((WriteAddr/256)<<1)); //发送器件地址 0XA0,写数据
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(WriteAddr%256); //发送低地址
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Send_Byte(DataToWrite); //发送字节
	IIC_Wait_Ack();
	IIC_Stop(); //产生一个停止条件
	delay_ms(10);
}
//在 AT24CXX 里面的指定地址开始写入长度为 Len 的数据
//该函数用于写入 16bit 或者 32bit 的数据.
//WriteAddr :开始写入的地址
//DataToWrite:数据数组首地址
//Len :要写入数据的长度 2,4
void AT24CXX_WriteLenByte(u16 WriteAddr,u32 DataToWrite,u8 Len)
{ u8 t;
for(t=0;t<Len;t++)
{ AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr+t,(DataToWrite>>(8*t))&0xff);
}
}
//在 AT24CXX 里面的指定地址开始读出长度为 Len 的数据
//该函数用于读出 16bit 或者 32bit 的数据.
//ReadAddr :开始读出的地址
//返回值 :数据
//Len :要读出数据的长度 2,4
u32 AT24CXX_ReadLenByte(u16 ReadAddr,u8 Len)
{ u8 t;
u32 temp=0;
for(t=0;t<Len;t++)
{ temp<<=8;
temp+=AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr+Len-t-1);
}
return temp;
}

//检查 AT24CXX 是否正常，写一个值再读回来，看是不是这个值。
//这里用了 24XX 的最后一个地址(255)来存储标志字.
//如果用其他 24C 系列,这个地址要修改
//返回 1:检测失败
//返回 0:检测成功
u8 AT24CXX_Check(void)
{ u8 temp;
temp=AT24CXX_ReadOneByte(255); //避免每次开机都写 AT24CXX
if(temp==0X55)return 0;
else //排除第一次初始化的情况
{ AT24CXX_WriteOneByte(255,0X55);
temp=AT24CXX_ReadOneByte(255);
if(temp==0X55)return 0;
}
return 1;
}
//在 AT24CXX 里面的指定地址开始读出指定个数的数据
//ReadAddr :开始读出的地址 对 24c02 为 0~255
//pBuffer :数据数组首地址
//NumToRead:要读出数据的个数
void AT24CXX_Read(u16 ReadAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToRead)
{ while(NumToRead)
{ *pBuffer++=AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr++);
NumToRead--;
}
}
//在 AT24CXX 里面的指定地址开始写入指定个数的数据
//WriteAddr :开始写入的地址 对 24c02 为 0~255
//pBuffer :数据数组首地址
//NumToWrite:要写入数据的个数
void AT24CXX_Write(u16 WriteAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToWrite)
{ while(NumToWrite--)
{ AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr,*pBuffer);
WriteAddr++;
pBuffer++;
}
}


这部分代码实际就是通过 IIC 接口来操作 24Cxx 芯片，理论上是可以支持 24Cxx 所有系列的芯片的（地址引脚必须都设置为 0），但是我们测试只测试了 24C02，其他器件有待测试。
大家也可以验证一下，24CXX 的型号定义在 24cxx.h 文件里面，通过 EE_TYPE 设置。

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