我是靠谱客的博主 爱撒娇大米,这篇文章主要介绍IIC 协议前言一、IIC 简介二、硬件设计三、软件设计,现在分享给大家,希望可以做个参考。

文章目录

  • 前言
  • 一、IIC 简介
  • 二、硬件设计
  • 三、软件设计
    • iic.c
    • 24cxx.c
    • main


前言

本节我将向大家介绍如何利用 STM32F1 的普通 IO 口模拟 IIC 时序,并实现和 24C02 之间的双向通信。在本节中,我们将利用 STM32F1 的普通 IO 口模拟 IIC 时序,来实现 24C02 的读写,并将结果显示在 TFTLCD 模块上。本节分为如下几个部分:

  1. IIC 简介
  2. 硬件设计
  3. 软件设计

一、IIC 简介

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。它是由数据线 SDA 和时钟 SCL 构成的串行总线,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。I2C 总线在传送数据过程中共有三种类型信号, 它们分别是:开始信号、结束信号和应答信号。

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。
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。
应答信号: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。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,由判断为受控单元出现故障。
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。

IIC 总线时序图如下图所示:
在这里插入图片描述
我以原子哥的战舰版为例进行介绍

ALIENTEK 战舰 STM32 开发板板载的 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,我们本节就通过 STM32 来实现 24C02 的读写。

目前大部分 MCU 都带有 IIC 总线接口,STM32 也不例外。但是这里我们不使用 STM32的硬件 IIC 来读写 24C02,而是通过软件模拟。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。

本节实验功能简介: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。同时用 DS0 提示程序正在运行。

二、硬件设计

本节需要用到的硬件资源有:

  1. 指示灯 DS0
  2. WK_UP 和 KEY1 按键
  3. 串口(USMART 使用)
  4. TFTLCD 模块
  5. 24C02

前 4 个部分的资源我在前面已经介绍了,所以这里我只介绍 24C02 与STM32 的连接,24C02 的 SCL 和 SDA 分别连在 STM32 的 PB6 和 PB7 上的,连接关系如图所示:
在这里插入图片描述

三、软件设计

iic.c

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#include "iic.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 } //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) { 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; 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,这里并不局限于 24C02,该段代码可以用在任何 IIC 设备上。

头文件 iic.h 的代码,里面有两行代码为直接通过寄存器操作设置 IO 口的模式为输入还是输出,代码如下:

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#define SDA_IN() {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=8<<12;} #define SDA_OUT() {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=3<<12;}

其他部分都是一些函数申明之类的,这里不做过多解释。

24cxx.c

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#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 //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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//要写入到 24c02 的字符串数组 const u8 TEXT_Buffer[]={"WarShipSTM32 IIC TEST"}; #define SIZE sizeof(TEXT_Buffer) int main(void) { u8 key; u16 i=0; u8 datatemp[SIZE]; delay_init(); //延时函数初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组 2 uart_init(115200); //串口初始化为 115200 LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口 LCD_Init(); //初始化 LCD KEY_Init(); //按键初始化 AT24CXX_Init(); //IIC 初始化 POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY1:Write KEY0:Read"); //显示提示信息 while(AT24CXX_Check())//检测不到 24c02 { LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"24C02 Check Failed!"); delay_ms(500); LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Please Check! "); delay_ms(500); LED0=!LED0;//DS0 闪烁 } LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"24C02 Ready!"); POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色 while(1) { key=KEY_Scan(0); if(key==KEY1_PRES)//KEY1 按下,写入 24C02 { LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//清除半屏 LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Write 24C02...."); AT24CXX_Write(0,(u8*)TEXT_Buffer,SIZE); LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"24C02 Write Finished!");//提示传送完成 } if(key==KEY0_PRES)//KEY1 按下,读取字符串并显示 { LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Read 24C02.... "); AT24CXX_Read(0,datatemp,SIZE); LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"The Data Readed Is: ");//提示传送完成 LCD_ShowString(30,190,200,16,16,datatemp);//显示读到的字符串 } i++; delay_ms(10); if(i==20) { LED0=!LED0;//提示系统正在运行 i=0; } } }

该段代码,我们通过 KEY1 按键来控制 24C02 的写入,通过另外一个按键 KEY0 来控制24C02 的读取。并在 LCD 模块上面显示相关信息。

最后

以上就是爱撒娇大米最近收集整理的关于IIC 协议前言一、IIC 简介二、硬件设计三、软件设计的全部内容,更多相关IIC内容请搜索靠谱客的其他文章。

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