STM32：IIC

1 IIC

1.1 iic定义

iic全称inter integrated circuit，集成电路总线；为串行通信接口协议；通过SCL、SDA 2线进行板间通讯；

1.2 iic速度

iic标准规定在iic协议在快速模式下传输速率最高可达400Kbps，在高速模式下最高3.4Mbps；

1.3 iic用途

iic协议主要用在eeprom存储器，音频解码器，数字电位器，rtc时钟之类的协议通讯上；

1.4 eeprom

以at24c02为例，2Kbits >> 2^11bits >> 2^8bytes；存储容量虽然用byte为单位更直观但是实际使用单位是bit；

eeprom的写擦除也是通过写0xff来擦除的；at24cxx规定了写操作都以byte为单位操作；

2 IIC的数据帧

iic的数据都是在SCL为高时才有效，SDA的上升沿和下降沿判断停止和开始，SDA稳定时是传输数据；

上面这段话的意思是iic不像uart和spi那样上升沿采样，下降沿改变；iic的上升沿和下降沿都会采样，数据只能在低电平时改变；

2.1 start and stop conditions ack_respond

每byte都会跟一bit的ack_respond，为了防止数据错误需要判断ack；

根据代码注意一下SDA释放的时候是在bit 0 SCL拉低之后再释放成高电平的，读取的时候是在ack_respond下降沿之前，读完再拉的下降沿,

响应ack由master拉高，slave拉低；

2.2 write byte

2.3 write bytes

2.4 read bytes

以上数据帧为后文iic程序的数据帧；

SCL为高时，SDA数据有效；SCL为低时，SDA数据无效；

SCL为高时，SDA数据变化为start、stop信号；SCL为高时，SDA数据稳定为有效数据；

SCL边沿跳变时，SDA数据无效，SDA要是也变化大约会有bug；

网上一堆博客说硬件iic没有软件iic稳定，可能就是因为iic的数据帧不是边沿有效而是周期有效的原因，具体等我改天把硬件iic整理了就知道啦；

以上iic数据帧格式来自at24cxx数据手册，主要就是查看那十来个数据帧图，在此仅以写数据帧举例，图太多显得乱，具体看数据手册时序图；

写1byte之后都会跟1bit的ack响应位，通过对ack是否为0来判断是否接受成功；具体看数据手册时序图；

读byte之后也会跟1bit的ack或no_ack，但是只有SCL时序而SDA不返回ack响应；具体看数据手册时序图；

3 软件模拟iic时序代码

 void i2c_Stop(void)
{
	// 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号 
	EEPROM_I2C_SDA_0();
	EEPROM_I2C_SCL_1();
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SDA_1();
	i2c_Delay();//cae add
}
/* bug 如果把上面的代码换成下面的代码，虽然不会报错，但是写数据会始终写不进；
void i2c_Stop(void)
{
	// 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号 
	EEPROM_I2C_SCL_1();
	EEPROM_I2C_SDA_0();
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SDA_1();
	i2c_Delay();//cae stop signal add
	
}*/
 
//stop之前基本都是ack_respond信号0，这里是个上升沿SCL,所以SCL上升沿的数据变化会影响数据传输；
//至于start信号，虽然里面也有上升沿SCL，但是修改了几次都没影响读写结果；
//觉得这个iic的SCL时序不规律，想着能否把SCL变成占空比50%的方波，在SCL的上升沿或下降沿修改SDA的数据然后读取响应；
//实践了一下，SCL的两个边沿修改SDA数据都不行哦；

at24cxx_gpio_iic.c

 #include "at24cxx_gpio_iic.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
/**
  ******************************************************************************
  * @file    
  * @version V1.0
  * @date    2013-xx-xx
  * @brief   i2c EEPROM(AT24C02)应用函数bsp
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * 实验平台:野火 F103-霸道 STM32 开发板 
  * 论坛    :http://www.firebbs.cn
  * 淘宝    :https://fire-stm32.taobao.com
  *
  ******************************************************************************
  */ 
 
 
 
 
static void i2c_CfgGpio(void);
//这个注释的方法挺好的，这样的话这个函数就只能本.h文件内调用了，增加了代码的稳定性；
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Delay
*	功能说明: I2C总线位延迟，最快400KHz
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void i2c_Delay(void)
{
	uint8_t i;
 
	/*　
	 	下面的时间是通过逻辑分析仪测试得到的。
    工作条件：CPU主频72MHz ，MDK编译环境，1级优化
  
		循环次数为10时，SCL频率 = 205KHz 
		循环次数为7时，SCL频率 = 347KHz， SCL高电平时间1.5us，SCL低电平时间2.87us 
	 	循环次数为5时，SCL频率 = 421KHz， SCL高电平时间1.25us，SCL低电平时间2.375us 
	*/
	for (i = 0; i < 5; i++);
}
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Start
*	功能说明: CPU发起I2C总线启动信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Start(void)
{
	/* 当SCL高电平时，SDA出现一个下跳沿表示I2C总线启动信号 */
	EEPROM_I2C_SCL_1();
	
	EEPROM_I2C_SDA_1();
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SDA_0();
	i2c_Delay();
    //EEPROM_I2C_SCL_0();cae 这个函数放到send_byte里了；
	//i2c_Delay();
}
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Start
*	功能说明: CPU发起I2C总线停止信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Stop(void)
{
	// 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号 
	EEPROM_I2C_SDA_0();
	EEPROM_I2C_SCL_1();
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SDA_1();
	i2c_Delay();//cae add
}
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_SendByte
*	功能说明: CPU向I2C总线设备发送8bit数据
*	形    参：_ucByte ： 等待发送的字节
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte)
{
	uint8_t i;
 
	// 先发送字节的高位bit7 
	EEPROM_I2C_SCL_0();//cae start add instead delete
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{		
		if (_ucByte & 0x80)
		{
			EEPROM_I2C_SDA_1();
		}
		else
		{
			EEPROM_I2C_SDA_0();
		}
		i2c_Delay();
		EEPROM_I2C_SCL_1();
		i2c_Delay();	
		EEPROM_I2C_SCL_0();
		if (i == 7)
		{
			 EEPROM_I2C_SDA_1(); // 释放总线
		}
		_ucByte <<= 1;	// 左移一个bit 
		i2c_Delay();
	} 
	
}
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_ReadByte
*	功能说明: CPU从I2C总线设备读取8bit数据
*	形    参：无
*	返 回 值: 读到的数据
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t i2c_ReadByte(void)
{
	uint8_t i;
	uint8_t value;
 
	/* 读到第1个bit为数据的bit7 */
	value = 0;
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		value <<= 1;
		EEPROM_I2C_SCL_1();
		i2c_Delay();
		if (EEPROM_I2C_SDA_READ())
		{
			value++;
		}
		EEPROM_I2C_SCL_0();
		i2c_Delay();
	}
	return value;
}
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_WaitAck
*	功能说明: CPU产生一个时钟，并读取器件的ACK应答信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 返回0表示正确应答，1表示无器件响应
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t i2c_WaitAck(void)
{
	uint8_t re;
 
	EEPROM_I2C_SDA_1();	// CPU释放SDA总线 
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_1();	// CPU驱动SCL = 1, 此时器件会返回ACK应答 
	i2c_Delay();
	if (EEPROM_I2C_SDA_READ())	// CPU读取SDA口线状态 
	{
		re = 1;
	}
	else
	{
		re = 0;
	}
	EEPROM_I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
	return re;	
	
}
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Ack
*	功能说明: CPU产生一个ACK信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Ack(void)
{
	EEPROM_I2C_SDA_0();	/* CPU驱动SDA = 0 */
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_1();	/* CPU产生1个时钟 */
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SDA_1();	/* CPU释放SDA总线 */
}
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_NAck
*	功能说明: CPU产生1个NACK信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_NAck(void)
{
	EEPROM_I2C_SDA_1();	/* CPU驱动SDA = 1 */
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_1();	/* CPU产生1个时钟 */
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();	
}
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_CfgGpio
*	功能说明: 配置I2C总线的GPIO，采用模拟IO的方式实现
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void i2c_CfgGpio(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(EEPROM_RCC_I2C_PORT, ENABLE);	/* 打开GPIO时钟 */
 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EEPROM_I2C_SCL_PIN | EEPROM_I2C_SDA_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;  	/* 开漏输出 */
	GPIO_Init(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, &GPIO_InitStructure);
 
	/* 给一个停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式 */
	i2c_Stop();
}
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_CheckDevice
*	功能说明: 检测I2C总线设备，CPU向发送设备地址，然后读取设备应答来判断该设备是否存在
*	形    参：_Address：设备的I2C总线地址
*	返 回 值: 返回值 0 表示正确， 返回1表示未探测到
*********************************************************************************************************
*/
	
	/*
		应用说明：
		在访问I2C设备前，请先调用 i2c_CheckDevice() 检测I2C设备是否正常，该函数会配置GPIO
	
	*/
 
uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address)
{
	uint8_t ucAck;
 
	i2c_CfgGpio();		/* 配置GPIO */
 
	
	i2c_Start();		/* 发送启动信号 */
 
	/* 发送设备地址+读写控制bit（0 = w， 1 = r) bit7 先传 */
	i2c_SendByte(_Address | EEPROM_I2C_WR);
	ucAck = i2c_WaitAck();	/* 检测设备的ACK应答 */
 
	i2c_Stop();			/* 发送停止信号 */
 
	return ucAck;
}
 
 
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: ee_CheckOk
*	功能说明: 判断串行EERPOM是否正常
*	形    参：无
*	返 回 值: 1 表示正常， 0 表示不正常
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t ee_CheckOk(void)
{
	if (i2c_CheckDevice(EEPROM_DEV_ADDR) == 0)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		/* 失败后，切记发送I2C总线停止信号 */
		i2c_Stop();
		printf("发送地址，ACK为1; \r\n");
		return 0;
	}
}
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: ee_ReadBytes
*	功能说明: 从串行EEPROM指定地址处开始读取若干数据
*	形    参：_usAddress : 起始地址
*			 _usSize : 数据长度，单位为字节
*			 _pReadBuf : 存放读到的数据的缓冲区指针
*	返 回 值: 0 表示失败，1表示成功
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t ee_ReadBytes(uint8_t *_pReadBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize)
{
	uint16_t i;
	
	/* 采用串行EEPROM随即读取指令序列，连续读取若干字节 */
	
	/* 第1步：发起I2C总线启动信号 */
	i2c_Start();
	
	/* 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
	i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_I2C_WR);	/* 此处是写指令 */
	 
	/* 第3步：等待ACK */
	if (i2c_WaitAck() != 0)
	{
		goto cmd_fail;	/* EEPROM器件无应答 */
	}
 
	/* 第4步：发送字节地址，24C02只有256字节，因此1个字节就够了，如果是24C04以上，那么此处需要连发多个地址 */
	i2c_SendByte((uint8_t)_usAddress);
	
	/* 第5步：等待ACK */
	if (i2c_WaitAck() != 0)
	{
		goto cmd_fail;	/* EEPROM器件无应答 */
	}
	
	/* 第6步：重新启动I2C总线。前面的代码的目的向EEPROM传送地址，下面开始读取数据 */
	i2c_Start();
	
	/* 第7步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
	i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_I2C_RD);	/* 此处是读指令 */
	
	/* 第8步：发送ACK */
	if (i2c_WaitAck() != 0)
	{
		goto cmd_fail;	/* EEPROM器件无应答 */
	}	
	
	/* 第9步：循环读取数据 */
	for (i = 0; i < _usSize; i++)
	{
		_pReadBuf[i] = i2c_ReadByte();	/* 读1个字节 */
		
		/* 每读完1个字节后，需要发送Ack， 最后一个字节不需要Ack，发Nack */
		if (i != _usSize - 1)
		{
			i2c_Ack();	/* 中间字节读完后，CPU产生ACK信号(驱动SDA = 0) */
		}
		else
		{
			i2c_NAck();	/* 最后1个字节读完后，CPU产生NACK信号(驱动SDA = 1) */
		}
	}
	/* 发送I2C总线停止信号 */
	i2c_Stop();
	return 1;	/* 执行成功 */
 
cmd_fail: /* 命令执行失败后，切记发送停止信号，避免影响I2C总线上其他设备 */
	/* 发送I2C总线停止信号 */
	i2c_Stop();
	return 0;
}
 
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: ee_WriteBytes
*	功能说明: 向串行EEPROM指定地址写入若干数据，采用页写操作提高写入效率
*	形    参：_usAddress : 起始地址
*			 _usSize : 数据长度，单位为字节
*			 _pWriteBuf : 存放读到的数据的缓冲区指针
*	返 回 值: 0 表示失败，1表示成功
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t ee_WriteBytes(uint8_t *_pWriteBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize)
{
	uint16_t i,m;
	uint16_t usAddr;
	
	/* 
		写串行EEPROM不像读操作可以连续读取很多字节，每次写操作只能在同一个page。
		对于24xx02，page size = 8
		简单的处理方法为：按字节写操作模式，没写1个字节，都发送地址
		为了提高连续写的效率: 本函数采用page wirte操作。
	*/
 
	usAddr = _usAddress;	
	for (i = 0; i < _usSize; i++)
	{
		/* 当发送第1个字节或是页面首地址时，需要重新发起启动信号和地址 */
		if ((i == 0) || (usAddr & (EEPROM_PAGE_SIZE - 1)) == 0)
		{
			/*　第０步：发停止信号，启动内部写操作　*/
			i2c_Stop();
			
			/* 通过检查器件应答的方式，判断内部写操作是否完成, 一般小于 10ms 			
				CLK频率为200KHz时，查询次数为30次左右
			*/
			for (m = 0; m < 1000; m++)
			{				
				/* 第1步：发起I2C总线启动信号 */
				i2c_Start();
				
				/* 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
				i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_I2C_WR);	/* 此处是写指令 */
				
				/* 第3步：发送一个时钟，判断器件是否正确应答 */
				if (i2c_WaitAck() == 0)
				{
					break;
				}
			}
			if (m  == 1000)
			{
				goto cmd_fail;	/* EEPROM器件写超时 */
			}
		
			/* 第4步：发送字节地址，24C02只有256字节，因此1个字节就够了，如果是24C04以上，那么此处需要连发多个地址 */
			i2c_SendByte((uint8_t)usAddr);
			
			/* 第5步：等待ACK */
			if (i2c_WaitAck() != 0)
			{
				goto cmd_fail;	/* EEPROM器件无应答 */
			}
		}
	
		/* 第6步：开始写入数据 */
		i2c_SendByte(_pWriteBuf[i]);
	
		/* 第7步：发送ACK */
		if (i2c_WaitAck() != 0)
		{
			goto cmd_fail;	/* EEPROM器件无应答 */
		}
 
		usAddr++;	/* 地址增1 */		
	}
	
	/* 命令执行成功，发送I2C总线停止信号 */
	i2c_Stop();
	return 1;
 
cmd_fail: /* 命令执行失败后，切记发送停止信号，避免影响I2C总线上其他设备 */
	/* 发送I2C总线停止信号 */
	i2c_Stop();
	printf("eeprom写无应答 \r\n");
	return 0;
}
 
 
void ee_Erase(void)
{
	uint16_t i;
	uint8_t buf[EEPROM_SIZE];
	
	/* 填充缓冲区 */
	for (i = 0; i < EEPROM_SIZE; i++)
	{
		buf[i] = 0xFF;
	}
	
	/* 写EEPROM, 起始地址 = 0，数据长度为 256 */
	if (ee_WriteBytes(buf, 0, EEPROM_SIZE) == 0)
	{
		printf("擦除eeprom出错！\r\n");
		return;
	}
	else
	{
		printf("擦除eeprom成功！\r\n");
	}
}
 
 
/*--------------------------------------------------------------------------------------------------*/
static void ee_Delay(__IO uint32_t nCount)	 //简单的延时函数
{
	for(; nCount != 0; nCount--);
}
 
 
/*
 * eeprom AT24C02 读写测试
 * 正常返回1，异常返回0
 */
uint8_t ee_Test(void) 
{
	uint16_t i;
	uint8_t write_buf[EEPROM_SIZE];
	uint8_t read_buf[EEPROM_SIZE];
  
/*-----------------------------------------------------------------------------------*/  
  if (ee_CheckOk() == 0)
	{
		/* 没有检测到EEPROM */
		printf("没有检测到串行EEPROM!\r\n");
				
		return 0;
	}
/*------------------------------------------------------------------------------------*/  
  /* 填充测试缓冲区 */
	for (i = 0; i < EEPROM_SIZE; i++)
	{		
		write_buf[i] = i;
	}
/*------------------------------------------------------------------------------------*/  
  if (ee_WriteBytes(write_buf, 0, EEPROM_SIZE) == 0)
	{
		printf("写eeprom出错！\r\n");
		return 0;
	}
	else
	{		
		printf("写eeprom成功！\r\n");
	}
  
  /*写完之后需要适当的延时再去读，不然会出错*/
  ee_Delay(0x0FFFFF);
/*-----------------------------------------------------------------------------------*/
  if (ee_ReadBytes(read_buf, 0, EEPROM_SIZE) == 0)
	{
		printf("读eeprom出错！\r\n");
		return 0;
	}
	else
	{		
		printf("读eeprom成功，数据如下：\r\n");
	}
/*-----------------------------------------------------------------------------------*/  
  for (i = 0; i < EEPROM_SIZE; i++)
	{
		if(read_buf[i] != write_buf[i])
		{
			printf("0x%02X ", read_buf[i]);
			printf("错误:EEPROM读出与写入的数据不一致");
			return 0;
		}
    	printf(" %02X", read_buf[i]);
		
		if ((i & 15) == 15)
		{
			printf("\r\n");	
		}		
	}
  printf("eeprom读写测试成功\r\n");
  return 1;
}
/*********************************************END OF FILE**********************/

at24cxx_gpio._iich

  #ifndef AT24CXX_GPIO_IIC_H
#define AT24CXX_GPIO_IIC_H
 
#include "stm32f10x.h"
#include <inttypes.h>
 
 
#define EEPROM_I2C_WR	0		/* 写控制bit */
#define EEPROM_I2C_RD	1		/* 读控制bit */
 
 
/* 定义I2C总线连接的GPIO端口, 用户只需要修改下面4行代码即可任意改变SCL和SDA的引脚 */
#define EEPROM_GPIO_PORT_I2C	GPIOB			/* GPIO端口 */
#define EEPROM_RCC_I2C_PORT 	RCC_APB2Periph_GPIOB		/* GPIO端口时钟 */
#define EEPROM_I2C_SCL_PIN		GPIO_Pin_6			/* 连接到SCL时钟线的GPIO */
#define EEPROM_I2C_SDA_PIN		GPIO_Pin_7			/* 连接到SDA数据线的GPIO */
 
 
/* 定义读写SCL和SDA的宏，已增加代码的可移植性和可阅读性 */
#if 1	/* 条件编译： 1 选择GPIO的库函数实现IO读写 */
	#define EEPROM_I2C_SCL_1()  GPIO_SetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SCL_PIN)		/* SCL = 1 */
	#define EEPROM_I2C_SCL_0()  GPIO_ResetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SCL_PIN)		/* SCL = 0 */
	
	#define EEPROM_I2C_SDA_1()  GPIO_SetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SDA_PIN)		/* SDA = 1 */
	#define EEPROM_I2C_SDA_0()  GPIO_ResetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SDA_PIN)		/* SDA = 0 */
	
	#define EEPROM_I2C_SDA_READ()  GPIO_ReadInputDataBit(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SDA_PIN)	/* 读SDA口线状态 */
#else	/* 这个分支选择直接寄存器操作实现IO读写 */
    /*　注意：如下写法，在IAR最高级别优化时，会被编译器错误优化 */
	#define EEPROM_I2C_SCL_1()  EEPROM_GPIO_PORT_I2C->BSRR = EEPROM_I2C_SCL_PIN				/* SCL = 1 */
	#define EEPROM_I2C_SCL_0()  EEPROM_GPIO_PORT_I2C->BRR = EEPROM_I2C_SCL_PIN				/* SCL = 0 */
	
	#define EEPROM_I2C_SDA_1()  EEPROM_GPIO_PORT_I2C->BSRR = EEPROM_I2C_SDA_PIN				/* SDA = 1 */
	#define EEPROM_I2C_SDA_0()  EEPROM_GPIO_PORT_I2C->BRR = EEPROM_I2C_SDA_PIN				/* SDA = 0 */
	
	#define EEPROM_I2C_SDA_READ()  ((EEPROM_GPIO_PORT_I2C->IDR & EEPROM_I2C_SDA_PIN) != 0)	/* 读SDA口线状态 */
#endif
 
 
void i2c_Start(void);
void i2c_Stop(void);
void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte);
uint8_t i2c_ReadByte(void);
uint8_t i2c_WaitAck(void);
void i2c_Ack(void);
void i2c_NAck(void);
uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address);
 
 
/* 
 * AT24C02 2kb = 2048bit = 2048/8 B = 256 B
 * 32 pages of 8 bytes each
 *
 * Device Address
 * 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W
 * 1 0 1 0 0  0  0  0 = 0XA0
 * 1 0 1 0 0  0  0  1 = 0XA1 
 */
 
/* AT24C01/02每页有8个字节 
 * AT24C04/08A/16A每页有16个字节 
 */
	
 
#define EEPROM_DEV_ADDR			0xA0		/* 24xx02的设备地址 */
#define EEPROM_PAGE_SIZE		  8			  /* 24xx02的页面大小 */
#define EEPROM_SIZE				  256			  /* 24xx02总容量 */
 
 
uint8_t ee_CheckOk(void);
uint8_t ee_ReadBytes(uint8_t *_pReadBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize);
uint8_t ee_WriteBytes(uint8_t *_pWriteBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize);
void ee_Erase(void);
uint8_t ee_Test(void);
 
 
#endif

4 IIC的寄存器

5 标准库函数

6 小结

posted @ 2023-04-22 15:41 rls_v 阅读(181) 评论(4) 编辑收藏举报

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	void i2c_Stop(void)
	{
	// 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号
	EEPROM_I2C_SDA_0();
	EEPROM_I2C_SCL_1();
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SDA_1();
	i2c_Delay();//cae add
	}
	/* bug 如果把上面的代码换成下面的代码，虽然不会报错，但是写数据会始终写不进；
	void i2c_Stop(void)
	{
	// 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号
	EEPROM_I2C_SCL_1();
	EEPROM_I2C_SDA_0();
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SDA_1();
	i2c_Delay();//cae stop signal add

	}*/

	//stop之前基本都是ack_respond信号0，这里是个上升沿SCL,所以SCL上升沿的数据变化会影响数据传输；
	//至于start信号，虽然里面也有上升沿SCL，但是修改了几次都没影响读写结果；
	//觉得这个iic的SCL时序不规律，想着能否把SCL变成占空比50%的方波，在SCL的上升沿或下降沿修改SDA的数据然后读取响应；
	//实践了一下，SCL的两个边沿修改SDA数据都不行哦；

	#include "at24cxx_gpio_iic.h"
	#include "stm32f10x.h"
	#include "usart.h"
	/**
	******************************************************************************
	* @file
	* @version V1.0
	* @date 2013-xx-xx
	* @brief i2c EEPROM(AT24C02)应用函数bsp
	******************************************************************************
	* @attention
	*
	* 实验平台:野火 F103-霸道 STM32 开发板
	* 论坛 :http://www.firebbs.cn
	* 淘宝 :https://fire-stm32.taobao.com
	*
	******************************************************************************
	*/




	static void i2c_CfgGpio(void);
	//这个注释的方法挺好的，这样的话这个函数就只能本.h文件内调用了，增加了代码的稳定性；

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: i2c_Delay
	* 功能说明: I2C总线位延迟，最快400KHz
	* 形参：无
	* 返回值: 无
	*********************************************************************************************************
	*/
	static void i2c_Delay(void)
	{
	uint8_t i;

	/*
	下面的时间是通过逻辑分析仪测试得到的。
	工作条件：CPU主频72MHz ，MDK编译环境，1级优化

	循环次数为10时，SCL频率 = 205KHz
	循环次数为7时，SCL频率 = 347KHz， SCL高电平时间1.5us，SCL低电平时间2.87us
	循环次数为5时，SCL频率 = 421KHz， SCL高电平时间1.25us，SCL低电平时间2.375us
	*/
	for (i = 0; i < 5; i++);
	}

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: i2c_Start
	* 功能说明: CPU发起I2C总线启动信号
	* 形参：无
	* 返回值: 无
	*********************************************************************************************************
	*/
	void i2c_Start(void)
	{
	/* 当SCL高电平时，SDA出现一个下跳沿表示I2C总线启动信号 */
	EEPROM_I2C_SCL_1();

	EEPROM_I2C_SDA_1();
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SDA_0();
	i2c_Delay();
	//EEPROM_I2C_SCL_0();cae 这个函数放到send_byte里了；
	//i2c_Delay();
	}

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: i2c_Start
	* 功能说明: CPU发起I2C总线停止信号
	* 形参：无
	* 返回值: 无
	*********************************************************************************************************
	*/
	void i2c_Stop(void)
	{
	// 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号
	EEPROM_I2C_SDA_0();
	EEPROM_I2C_SCL_1();
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SDA_1();
	i2c_Delay();//cae add
	}

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: i2c_SendByte
	* 功能说明: CPU向I2C总线设备发送8bit数据
	* 形参：_ucByte ：等待发送的字节
	* 返回值: 无
	*********************************************************************************************************
	*/
	void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte)
	{
	uint8_t i;

	// 先发送字节的高位bit7
	EEPROM_I2C_SCL_0();//cae start add instead delete
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
	if (_ucByte & 0x80)
	{
	EEPROM_I2C_SDA_1();
	}
	else
	{
	EEPROM_I2C_SDA_0();
	}
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_1();
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_0();
	if (i == 7)
	{
	EEPROM_I2C_SDA_1(); // 释放总线
	}
	_ucByte <<= 1; // 左移一个bit
	i2c_Delay();
	}

	}

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: i2c_ReadByte
	* 功能说明: CPU从I2C总线设备读取8bit数据
	* 形参：无
	* 返回值: 读到的数据
	*********************************************************************************************************
	*/
	uint8_t i2c_ReadByte(void)
	{
	uint8_t i;
	uint8_t value;

	/* 读到第1个bit为数据的bit7 */
	value = 0;
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
	value <<= 1;
	EEPROM_I2C_SCL_1();
	i2c_Delay();
	if (EEPROM_I2C_SDA_READ())
	{
	value++;
	}
	EEPROM_I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
	}
	return value;
	}

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: i2c_WaitAck
	* 功能说明: CPU产生一个时钟，并读取器件的ACK应答信号
	* 形参：无
	* 返回值: 返回0表示正确应答，1表示无器件响应
	*********************************************************************************************************
	*/
	uint8_t i2c_WaitAck(void)
	{
	uint8_t re;

	EEPROM_I2C_SDA_1(); // CPU释放SDA总线
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_1(); // CPU驱动SCL = 1, 此时器件会返回ACK应答
	i2c_Delay();
	if (EEPROM_I2C_SDA_READ()) // CPU读取SDA口线状态
	{
	re = 1;
	}
	else
	{
	re = 0;
	}
	EEPROM_I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
	return re;

	}

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: i2c_Ack
	* 功能说明: CPU产生一个ACK信号
	* 形参：无
	* 返回值: 无
	*********************************************************************************************************
	*/
	void i2c_Ack(void)
	{
	EEPROM_I2C_SDA_0(); /* CPU驱动SDA = 0 */
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SDA_1(); /* CPU释放SDA总线 */
	}

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: i2c_NAck
	* 功能说明: CPU产生1个NACK信号
	* 形参：无
	* 返回值: 无
	*********************************************************************************************************
	*/
	void i2c_NAck(void)
	{
	EEPROM_I2C_SDA_1(); /* CPU驱动SDA = 1 */
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */
	i2c_Delay();
	EEPROM_I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
	}

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: i2c_CfgGpio
	* 功能说明: 配置I2C总线的GPIO，采用模拟IO的方式实现
	* 形参：无
	* 返回值: 无
	*********************************************************************************************************
	*/
	static void i2c_CfgGpio(void)
	{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(EEPROM_RCC_I2C_PORT, ENABLE); /* 打开GPIO时钟 */

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EEPROM_I2C_SCL_PIN \| EEPROM_I2C_SDA_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; /* 开漏输出 */
	GPIO_Init(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, &GPIO_InitStructure);

	/* 给一个停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式 */
	i2c_Stop();
	}

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: i2c_CheckDevice
	* 功能说明: 检测I2C总线设备，CPU向发送设备地址，然后读取设备应答来判断该设备是否存在
	* 形参：_Address：设备的I2C总线地址
	* 返回值: 返回值 0 表示正确，返回1表示未探测到
	*********************************************************************************************************
	*/

	/*
	应用说明：
	在访问I2C设备前，请先调用 i2c_CheckDevice() 检测I2C设备是否正常，该函数会配置GPIO

	*/

	uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address)
	{
	uint8_t ucAck;

	i2c_CfgGpio(); /* 配置GPIO */


	i2c_Start(); /* 发送启动信号 */

	/* 发送设备地址+读写控制bit（0 = w， 1 = r) bit7 先传 */
	i2c_SendByte(_Address \| EEPROM_I2C_WR);
	ucAck = i2c_WaitAck(); /* 检测设备的ACK应答 */

	i2c_Stop(); /* 发送停止信号 */

	return ucAck;
	}



	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: ee_CheckOk
	* 功能说明: 判断串行EERPOM是否正常
	* 形参：无
	* 返回值: 1 表示正常， 0 表示不正常
	*********************************************************************************************************
	*/
	uint8_t ee_CheckOk(void)
	{
	if (i2c_CheckDevice(EEPROM_DEV_ADDR) == 0)
	{
	return 1;
	}
	else
	{
	/* 失败后，切记发送I2C总线停止信号 */
	i2c_Stop();
	printf("发送地址，ACK为1; \r\n");
	return 0;
	}
	}

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: ee_ReadBytes
	* 功能说明: 从串行EEPROM指定地址处开始读取若干数据
	* 形参：_usAddress : 起始地址
	* _usSize : 数据长度，单位为字节
	* _pReadBuf : 存放读到的数据的缓冲区指针
	* 返回值: 0 表示失败，1表示成功
	*********************************************************************************************************
	*/
	uint8_t ee_ReadBytes(uint8_t *_pReadBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize)
	{
	uint16_t i;

	/* 采用串行EEPROM随即读取指令序列，连续读取若干字节 */

	/* 第1步：发起I2C总线启动信号 */
	i2c_Start();

	/* 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
	i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR \| EEPROM_I2C_WR); /* 此处是写指令 */

	/* 第3步：等待ACK */
	if (i2c_WaitAck() != 0)
	{
	goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
	}

	/* 第4步：发送字节地址，24C02只有256字节，因此1个字节就够了，如果是24C04以上，那么此处需要连发多个地址 */
	i2c_SendByte((uint8_t)_usAddress);

	/* 第5步：等待ACK */
	if (i2c_WaitAck() != 0)
	{
	goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
	}

	/* 第6步：重新启动I2C总线。前面的代码的目的向EEPROM传送地址，下面开始读取数据 */
	i2c_Start();

	/* 第7步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
	i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR \| EEPROM_I2C_RD); /* 此处是读指令 */

	/* 第8步：发送ACK */
	if (i2c_WaitAck() != 0)
	{
	goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
	}

	/* 第9步：循环读取数据 */
	for (i = 0; i < _usSize; i++)
	{
	_pReadBuf[i] = i2c_ReadByte(); /* 读1个字节 */

	/* 每读完1个字节后，需要发送Ack，最后一个字节不需要Ack，发Nack */
	if (i != _usSize - 1)
	{
	i2c_Ack(); /* 中间字节读完后，CPU产生ACK信号(驱动SDA = 0) */
	}
	else
	{
	i2c_NAck(); /* 最后1个字节读完后，CPU产生NACK信号(驱动SDA = 1) */
	}
	}
	/* 发送I2C总线停止信号 */
	i2c_Stop();
	return 1; /* 执行成功 */

	cmd_fail: /* 命令执行失败后，切记发送停止信号，避免影响I2C总线上其他设备 */
	/* 发送I2C总线停止信号 */
	i2c_Stop();
	return 0;
	}

	/*
	*********************************************************************************************************
	* 函数名: ee_WriteBytes
	* 功能说明: 向串行EEPROM指定地址写入若干数据，采用页写操作提高写入效率
	* 形参：_usAddress : 起始地址
	* _usSize : 数据长度，单位为字节
	* _pWriteBuf : 存放读到的数据的缓冲区指针
	* 返回值: 0 表示失败，1表示成功
	*********************************************************************************************************
	*/
	uint8_t ee_WriteBytes(uint8_t *_pWriteBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize)
	{
	uint16_t i,m;
	uint16_t usAddr;

	/*
	写串行EEPROM不像读操作可以连续读取很多字节，每次写操作只能在同一个page。
	对于24xx02，page size = 8
	简单的处理方法为：按字节写操作模式，没写1个字节，都发送地址
	为了提高连续写的效率: 本函数采用page wirte操作。
	*/

	usAddr = _usAddress;
	for (i = 0; i < _usSize; i++)
	{
	/* 当发送第1个字节或是页面首地址时，需要重新发起启动信号和地址 */
	if ((i == 0) \|\| (usAddr & (EEPROM_PAGE_SIZE - 1)) == 0)
	{
	/*　第０步：发停止信号，启动内部写操作　*/
	i2c_Stop();

	/* 通过检查器件应答的方式，判断内部写操作是否完成, 一般小于 10ms
	CLK频率为200KHz时，查询次数为30次左右
	*/
	for (m = 0; m < 1000; m++)
	{
	/* 第1步：发起I2C总线启动信号 */
	i2c_Start();

	/* 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
	i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR \| EEPROM_I2C_WR); /* 此处是写指令 */

	/* 第3步：发送一个时钟，判断器件是否正确应答 */
	if (i2c_WaitAck() == 0)
	{
	break;
	}
	}
	if (m == 1000)
	{
	goto cmd_fail; /* EEPROM器件写超时 */
	}

	/* 第4步：发送字节地址，24C02只有256字节，因此1个字节就够了，如果是24C04以上，那么此处需要连发多个地址 */
	i2c_SendByte((uint8_t)usAddr);

	/* 第5步：等待ACK */
	if (i2c_WaitAck() != 0)
	{
	goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
	}
	}

	/* 第6步：开始写入数据 */
	i2c_SendByte(_pWriteBuf[i]);

	/* 第7步：发送ACK */
	if (i2c_WaitAck() != 0)
	{
	goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
	}

	usAddr++; /* 地址增1 */
	}

	/* 命令执行成功，发送I2C总线停止信号 */
	i2c_Stop();
	return 1;

	cmd_fail: /* 命令执行失败后，切记发送停止信号，避免影响I2C总线上其他设备 */
	/* 发送I2C总线停止信号 */
	i2c_Stop();
	printf("eeprom写无应答 \r\n");
	return 0;
	}


	void ee_Erase(void)
	{
	uint16_t i;
	uint8_t buf[EEPROM_SIZE];

	/* 填充缓冲区 */
	for (i = 0; i < EEPROM_SIZE; i++)
	{
	buf[i] = 0xFF;
	}

	/* 写EEPROM, 起始地址 = 0，数据长度为 256 */
	if (ee_WriteBytes(buf, 0, EEPROM_SIZE) == 0)
	{
	printf("擦除eeprom出错！\r\n");
	return;
	}
	else
	{
	printf("擦除eeprom成功！\r\n");
	}
	}


	/--------------------------------------------------------------------------------------------------/
	static void ee_Delay(__IO uint32_t nCount) //简单的延时函数
	{
	for(; nCount != 0; nCount--);
	}


	/*
	* eeprom AT24C02 读写测试
	* 正常返回1，异常返回0
	*/
	uint8_t ee_Test(void)
	{
	uint16_t i;
	uint8_t write_buf[EEPROM_SIZE];
	uint8_t read_buf[EEPROM_SIZE];

	/-----------------------------------------------------------------------------------/
	if (ee_CheckOk() == 0)
	{
	/* 没有检测到EEPROM */
	printf("没有检测到串行EEPROM!\r\n");

	return 0;
	}
	/------------------------------------------------------------------------------------/
	/* 填充测试缓冲区 */
	for (i = 0; i < EEPROM_SIZE; i++)
	{
	write_buf[i] = i;
	}
	/------------------------------------------------------------------------------------/
	if (ee_WriteBytes(write_buf, 0, EEPROM_SIZE) == 0)
	{
	printf("写eeprom出错！\r\n");
	return 0;
	}
	else
	{
	printf("写eeprom成功！\r\n");
	}

	/写完之后需要适当的延时再去读，不然会出错/
	ee_Delay(0x0FFFFF);
	/-----------------------------------------------------------------------------------/
	if (ee_ReadBytes(read_buf, 0, EEPROM_SIZE) == 0)
	{
	printf("读eeprom出错！\r\n");
	return 0;
	}
	else
	{
	printf("读eeprom成功，数据如下：\r\n");
	}
	/-----------------------------------------------------------------------------------/
	for (i = 0; i < EEPROM_SIZE; i++)
	{
	if(read_buf[i] != write_buf[i])
	{
	printf("0x%02X ", read_buf[i]);
	printf("错误:EEPROM读出与写入的数据不一致");
	return 0;
	}
	printf(" %02X", read_buf[i]);

	if ((i & 15) == 15)
	{
	printf("\r\n");
	}
	}
	printf("eeprom读写测试成功\r\n");
	return 1;
	}
	/*******************************************END OF FILE********************/

	#ifndef AT24CXX_GPIO_IIC_H
	#define AT24CXX_GPIO_IIC_H

	#include "stm32f10x.h"
	#include <inttypes.h>


	#define EEPROM_I2C_WR 0 /* 写控制bit */
	#define EEPROM_I2C_RD 1 /* 读控制bit */


	/* 定义I2C总线连接的GPIO端口, 用户只需要修改下面4行代码即可任意改变SCL和SDA的引脚 */
	#define EEPROM_GPIO_PORT_I2C GPIOB /* GPIO端口 */
	#define EEPROM_RCC_I2C_PORT RCC_APB2Periph_GPIOB /* GPIO端口时钟 */
	#define EEPROM_I2C_SCL_PIN GPIO_Pin_6 /* 连接到SCL时钟线的GPIO */
	#define EEPROM_I2C_SDA_PIN GPIO_Pin_7 /* 连接到SDA数据线的GPIO */


	/* 定义读写SCL和SDA的宏，已增加代码的可移植性和可阅读性 */
	#if 1 /* 条件编译： 1 选择GPIO的库函数实现IO读写 */
	#define EEPROM_I2C_SCL_1() GPIO_SetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SCL_PIN) /* SCL = 1 */
	#define EEPROM_I2C_SCL_0() GPIO_ResetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SCL_PIN) /* SCL = 0 */

	#define EEPROM_I2C_SDA_1() GPIO_SetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SDA_PIN) /* SDA = 1 */
	#define EEPROM_I2C_SDA_0() GPIO_ResetBits(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SDA_PIN) /* SDA = 0 */

	#define EEPROM_I2C_SDA_READ() GPIO_ReadInputDataBit(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, EEPROM_I2C_SDA_PIN) /* 读SDA口线状态 */
	#else /* 这个分支选择直接寄存器操作实现IO读写 */
	/*　注意：如下写法，在IAR最高级别优化时，会被编译器错误优化 */
	#define EEPROM_I2C_SCL_1() EEPROM_GPIO_PORT_I2C->BSRR = EEPROM_I2C_SCL_PIN /* SCL = 1 */
	#define EEPROM_I2C_SCL_0() EEPROM_GPIO_PORT_I2C->BRR = EEPROM_I2C_SCL_PIN /* SCL = 0 */

	#define EEPROM_I2C_SDA_1() EEPROM_GPIO_PORT_I2C->BSRR = EEPROM_I2C_SDA_PIN /* SDA = 1 */
	#define EEPROM_I2C_SDA_0() EEPROM_GPIO_PORT_I2C->BRR = EEPROM_I2C_SDA_PIN /* SDA = 0 */

	#define EEPROM_I2C_SDA_READ() ((EEPROM_GPIO_PORT_I2C->IDR & EEPROM_I2C_SDA_PIN) != 0) /* 读SDA口线状态 */
	#endif


	void i2c_Start(void);
	void i2c_Stop(void);
	void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte);
	uint8_t i2c_ReadByte(void);
	uint8_t i2c_WaitAck(void);
	void i2c_Ack(void);
	void i2c_NAck(void);
	uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address);


	/*
	* AT24C02 2kb = 2048bit = 2048/8 B = 256 B
	* 32 pages of 8 bytes each
	*
	* Device Address
	* 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W
	* 1 0 1 0 0 0 0 0 = 0XA0
	* 1 0 1 0 0 0 0 1 = 0XA1
	*/

	/* AT24C01/02每页有8个字节
	* AT24C04/08A/16A每页有16个字节
	*/


	#define EEPROM_DEV_ADDR 0xA0 /* 24xx02的设备地址 */
	#define EEPROM_PAGE_SIZE 8 /* 24xx02的页面大小 */
	#define EEPROM_SIZE 256 /* 24xx02总容量 */


	uint8_t ee_CheckOk(void);
	uint8_t ee_ReadBytes(uint8_t *_pReadBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize);
	uint8_t ee_WriteBytes(uint8_t *_pWriteBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize);
	void ee_Erase(void);
	uint8_t ee_Test(void);


	#endif