STM32基础篇 LCD—— IIC 实验

只看该作者 · 2018-2-12 14:46

最近有点繁忙，今天闲下来多发几篇，

前面已经讲解过了 IIC，之前使用的是通过串口打印输出，本次试验我们使用按键 K_UP 进行 IIC 写入，按键 K_DOWN 进行 IIC 读取。将写入和读取的数据现在是TFTLCD 上。
实验目标：
1. 学习 I2C 协议
2. 学会操作 AT24C02

只看该作者 · 2018-2-12 14:47

I2C 简介
I2C 总线时 PHILIPS 公司推出的一种串行总线，具备多主机系统所需的包括总线仲裁
和高低速器件同步功能的高性能串行总线。它只需要两跟双向的信号线，一根数据线 SDA，
一个是时钟线 SCL。在 I2C 总线上面，每个器件都有自己相应的 I2C 地址，所以在两个
器件之间进行通信的时候，都要首先呼叫你想要通信的器件地址，然后等待相应的从器件进
行应答之后才开始通信。首先我们来看一下，一个 I2C 信号传输的一个过程

只看该作者 · 2018-2-12 14:48

从图中我们可以看出在 I2C 上面一个完整信号的传输过程，一定要有一个始信号，还有一
个结束信号，在每个字节传输结束的时候，从机还要提供一个应答信号。一个完整的信号传
输就是这样子。接下来我们来看一下，I2C 总线上面对起始信号、应答信号、结束信号、还
有高低电平的协定是怎么样的呢？这里有两个要注意的要点：
1、在总线空闲的时候，SDA 和 SCL 都是高电平的。
2、在 SCL 为高电平期间，SDA 必须保持稳定。所以 SDA 改变状态最好在 SCL 为低电
平的时候改变，如果在高电平改变的话回被认为是一种有效信号（如：起始信号或者结束信
号）

只看该作者 · 2018-2-12 14:50

起始信号起始信号简介 SCL 线为高电平期间，SDA 线由高电平向低电平的变化表示起始信号，
信号时序如图：

只看该作者 · 2018-2-12 14:52

这里要注意的就是，在 I2C 总线上面，当总线空闲的时候，SCL 和 SDA 都是高电平
的。起始信号，它是需要有一定的保持时间的，在 SDA 从高电平向低电平跳变的时候，两
个先必须至少保持 4.7us 的时间，而跳变之后，也要保持 SCL 高电平和 SDA 低电平要至
少保持 4us 的时间（从这里我们看出 I2C 总高速率已经决定了）。

只看该作者 · 2018-2-12 14:52

IO 口模拟起始信号
//产生起始信号
void I2C_Start(void)
{
I2C_SDA_OUT();
I2C_SDA_H;
I2C_SCL_H;
delay_us(5);
I2C_SDA_L;
delay_us(6);
I2C_SCL_L;
}

只看该作者 · 2018-2-12 14:57

结束信号
结束信号简介 SCL 线为高电平期间，SDA 线由低电平向高电平的变化表示终止信号。
信号时序如图：

只看该作者 · 2018-2-12 14:58

IO 口模拟结束信号
//产生停止信号
void I2C_Stop(void)
{
I2C_SDA_OUT();
I2C_SCL_L;
I2C_SDA_L;
I2C_SCL_H;
delay_us(6);
I2C_SDA_H;
delay_us(6);
}

只看该作者 · 2018-2-12 15:00

应答信号
应答，也叫响应。数据的传输必须要带应答。在响应的时钟脉冲期间（也就是 SCL 在高电
平的时候），发送器释放 SDA 线（释放 SDA 意思就是将 SDA 拉为高电平，这里要注
意的是，不能在 SCL 为高电平的时候讲 SDA 从低电平拉到高电平，可以在在 SCL 在低
电平的时候，将 SDA 拉为高电平等待），然后等待应答，在应答时钟脉冲器件，接收器
必须将 SDA 拉低，使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。而一个字节传输
完毕之后，接收器没有应答则表示接收完毕。还有一种情况是，当主机作为接收器的时候，
接收完最后一个字节之后，必须向从机发出一个结束传送的信号。这个信号是由对从机“非
应答”来实现的。（从上面的规则我们知道，当主机作为接收器的时候，如果是进行应答，
那么在接收完一个字节的最后一位之后产生一个低电平的时钟，进行应答。而非应答呢，就
是产生一个高电平的时钟，进行应答）。

只看该作者 · 2018-2-12 15:00

IO 口模拟应答信号
//主机产生应答信号 ACK
void I2C_Ack(void)
{
I2C_SCL_L;
I2C_SDA_OUT();
I2C_SDA_L;
delay_us(2);
I2C_SCL_H;
delay_us(5);
I2C_SCL_L;
}

只看该作者 · 2018-2-12 15:01

//主机不产生应答信号 NACK
void I2C_NAck(void)
{
I2C_SCL_L;
I2C_SDA_OUT();
I2C_SDA_H;
delay_us(2);
I2C_SCL_H;
delay_us(5);
I2C_SCL_L;
}

只看该作者 · 2018-2-12 15:01

//等待从机应答信号
//返回值：1 接收应答失败
// 0 接收应答成功
u8 I2C_Wait_Ack(void)
{
u8 tempTime=0;
I2C_SDA_IN();
I2C_SDA_H;
delay_us(1);
I2C_SCL_H;
delay_us(1);
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_I2C,I2C_SDA))
{
tempTime++;
if(tempTime>250)
{
I2C_Stop();
return 1;
}
}
I2C_SCL_L;
return 0;
}

只看该作者 · 2018-2-12 15:06

逻辑“1 ”的表示
要传输数据，那么肯定要分传输“1”和“0” ，而在 I2C 上面是怎么表示这两个逻辑变量
的呢？如图

只看该作者 · 2018-2-12 15:06

一般 I2C 读取的时候，都是在 SCL 的为高电平的时候进行读取，所以在 SCL 为高电平
的时候，需要保持 SDA 稳定。而且注意的还有就是他们的保持时间要大于 4us。

只看该作者 · 2018-2-12 15:09

逻辑“0 ”的表示
逻辑“0”和逻辑“1”的表示其实差不多，只是 SDA 正好相反。如图：

只看该作者 · 2018-2-12 15:09

IO 口模拟发送一个字节数据
//I2C 发送一个字节
void I2C_Send_Byte(u8 txd)
{
u8 i=0;
I2C_SDA_OUT();
I2C_SCL_L;//拉低时钟开始数据传输
for(i=0;i<8;i++)
{
if((txd&0x80)>0) //0x80 1000 0000
I2C_SDA_H;
else
I2C_SDA_L;
txd<<=1;
I2C_SCL_H;
delay_us(2); //发送数据
I2C_SCL_L;
delay_us(2);
}
}

只看该作者 · 2018-2-12 15:10

IO 口模拟接收一个字节数据
//I2C 读取一个字节
u8 I2C_Read_Byte(u8 ack)
{
u8 i=0,receive=0;
I2C_SDA_IN();
for(i=0;i<8;i++)
{
I2C_SCL_L;
delay_us(2);
I2C_SCL_H;
receive<<=1;
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_I2C,I2C_SDA))
receive++;
delay_us(1);
}
if(ack==0)
I2C_NAck();
else
I2C_Ack();
return receive;
}

只看该作者 · 2018-2-12 19:25

24C02 简介
1. 24C02 可以提供 2K 位，也就是 256 个 8 位字节的 EEPROM 内存。也就是说它可以
保存 256 个字节的数据。所以从这里我们可以了解到，256 个字节也就是有 256 个内存地
址，也正好对应一个字节的。当我们向 24C02 读写数据的时候，地址正好跟一个字节一一
对应。
2. 24C02 通过 I2C 总线接口进行操作。
3. 24C02 的写操作，可以一个地址一个地址的写，也可以一次写一页。所写的一页，在 24C02
这里是 8 个字节，（在有些数据手册上面是 16 个字节，不过开发板上面使用 24C02 是一
页 8 个字节，ARM 公司提供的官方例程里面 24C02 设定的也是一页 8 个字节。）也就
是说当你写入的数据，在同一页的时候（注意是在同一页的时候），你可以只写入一次地
址，每写入一个字节，地址自动加 1。
4. 24C02 的读操作，24C02 的读操作就可以连续读，不管连续读的数据是不是在同一页，
每次读完一次数据之后，读取地址都会自动加 1。

只看该作者 · 2018-2-12 19:26

24C02的原理图

只看该作者 · 2018-2-12 19:27

从图上我们可以看出 24C02 使用的是 STM32 的 I2C2，使用的是 PB10、 PB11 两个 IO
口。我们知道，在 I2C 总线上面，每个器件都会有一个器件地址，而 24C02 的器件地址是
多少呢？我们来看一个图：