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IIC 协议前言一、IIC 简介二、硬件设计三、软件设计

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我是靠谱客的博主 爱撒娇大米，最近开发中收集的这篇文章主要介绍IIC 协议前言一、IIC 简介二、硬件设计三、软件设计，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

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

#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：

#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

#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。

main

//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为你收集整理的IIC 协议前言一、IIC 简介二、硬件设计三、软件设计的全部内容，希望文章能够帮你解决IIC 协议前言一、IIC 简介二、硬件设计三、软件设计所遇到的程序开发问题。

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