【Alientek STM32 实验16】--IIC实验

只看该作者 · 2019-3-25 16:43

原贴链接：http://www.openedv.com/forum.php?mod=viewthread&tid=33

3.16 IIC实验

这一节我们将向大家介绍IIC。本节将利用IIC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：

3.16.1 IIC简介

3.16.2 硬件设计

3.16.3 软件设计

3.16.4 下载与测试

3.16.1 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3.16.1.1 IIC总线时序图

ALIENTEK MiniSTM32开发板板载了EEPROM芯片：。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。因为STM32的IIC实在太难用了，一个很简单的东西，ST的人把它弄得很复杂，不得不说STM32的IIC很**肋。所以我们这里就通过模拟来实现了。有兴趣的大家可以研究一下STM32的硬件IIC。

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个按键用来执行写入24C02的操作，另外一个按键用来执行读出操作，在TFTLCD模块上显示相关信息。同时用DS0提示程序正在运行。

3.16.2 硬件设计

本节所要用到的硬件资源如下：

1）STM32F103RBT6。

2）DS0（外部LED0）。

3）KEY0和KEY2。

4）TFTLCD液晶模块。

5）24C02。

前面4部分的资源，我们前面已经介绍了，请大家参考相关章节。这里只介绍24C02与STM32的连接，板上的24C02是直接连在STM32F103RBT6上的，连接关系如下图：

图3.16.2.1 STM32F103RBT6与24C02连接图

附件：

ALIENTEK MINISTM32 实验16 IIC实验.rar (1.52 MB)

I2C-24C02实验.pdf (599.86 KB)

只看该作者 · 2019-3-25 16:44

3.16.3 软件设计

打开上一节的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个24CXX的文件夹。然后新建一个24cxx.c、myiic.c的文件和24cxx.h、myiic.h的头文件，保存在24CXX文件夹下，并将24CXX文件夹加入头文件包含路径。
打开myiic.c文件，输入如下代码：
#include "myiic.h"
#include "delay.h"
//STM32软件模拟IIC，STM32的硬件IIC太难用了！
//Mini STM32开发板
//IIC 驱动函数
//正点原子@ALIENTEK
//2010/6/10
//初始化IIC
void IIC_Init(void)
{
   RCC->APB2ENR|=1<<4;//先使能外设IO PORTC时钟
   GPIOC->CRH&=0XFFF00FFF;//PC11/12 推挽输出
   GPIOC->CRH|=0X00033000;
   GPIOC->ODR|=3<<11;    //PC11,12 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。
保存该部分代码，把myiic.c加入到HARDWARE组下面，然后在myiic.h里面输入如下代码：
#ifndef __MYIIC_H
#define __MYIIC_H
#include "sys.h"
//Mini STM32开发板
//IIC 驱动函数
//正点原子@ALIENTEK
//2010/6/10
//IO方向设置
#define SDA_IN() {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=8<<12;}
#define SDA_OUT() {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=3<<12;}
//IO操作函数
#define IIC_SCL PCout(12) //SCL
#define IIC_SDA PCout(11) //SDA
#define READ_SDA PCin(11)  //输入SDA
//IIC所有操作函数
void IIC_Init(void);             //初始化IIC的IO口
void IIC_Start(void);                                              //发送IIC开始信号
void IIC_Stop(void);                                              //发送IIC停止信号
void IIC_Send_Byte(u8 txd);                                  //IIC发送一个字节
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节
u8 IIC_Wait_Ack(void);                                        //IIC等待ACK信号
void IIC_Ack(void);                                                          //IIC发送ACK信号
void IIC_NAck(void);                                           //IIC不发送ACK信号

void IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
u8 IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);
#endif
   接下来我们在24cxx.c文件里面输入如下代码：
#include "24cxx.h"
#include "delay.h"
//Mini STM32开发板
//24CXX驱动函数(适合~24C16,24C32~256未经过测试!有待验证!)
//正点原子@ALIENTEK
//2010/6/10
//V1.2

//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
               IIC_Wait_Ack();
   }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
               IIC_Wait_Ack();
   }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。
保存该部分代码，把24cxx.c加入到HARDWARE组下面，然后在24cxx.h里面输入如下代码：
#ifndef __24CXX_H
#define __24CXX_H
#include "myiic.h"
//Mini STM32开发板
//24CXX驱动函数(适合~24C16,24C32~256未经过测试!有待验证!)
//正点原子@ALIENTEK
//2010/6/10
//V1.2
#define AT          127
#define AT24C02             255
#define AT24C04             511
#define AT24C08             1023
#define AT24C16             2047
#define AT24C32             4095
#define AT24C64       8191
#define AT24C128  16383
#define AT24C256  32767
//Mini STM32开发板使用的是24C02，所以定义EE_TYPE为AT24C02
#define EE_TYPE AT24C02

u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr);                                                                                  //指定地址读取一个字节
void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite);                   //指定地址写入一个字节
void AT24CXX_WriteLenByte(u16 WriteAddr,u32 DataToWrite,u8 Len);//指定地址开始写入指定长度的数据
u32 AT24CXX_ReadLenByte(u16 ReadAddr,u8 Len);                                                          //指定地址开始读取指定长度数据
void AT24CXX_Write(u16 WriteAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToWrite);          //从指定地址开始写入指定长度的数据
void AT24CXX_Read(u16 ReadAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToRead);             //从指定地址开始读出指定长度的数据

u8 AT24CXX_Check(void);  //检查器件
void AT24CXX_Init(void); //初始化IIC
#endif
最后，我们在main函数里面编写应用代码，在test.c里面，修改main函数如下：
//要写入到24C02的字符串数组
const u8 TEXT_Buffer[]={"MiniSTM32 IIC TEST"};
#define SIZE sizeof(TEXT_Buffer)
int main(void)
{
   u8 key;
   u16 i=0;
   u8 datatemp[SIZE];

   Stm32_Clock_Init(9);//系统时钟设置
   delay_init(72);             //延时初始化
   uart_init(72,9600); //串口1初始化
   LED_Init();                            //LED初始化
   KEY_Init();                            //按键初始化
   LCD_Init();                //TFTLCD液晶初始化
   AT24CXX_Init();                      //IIC初始化

   POINT_COLOR=RED;//设置字体为蓝色
   LCD_ShowString(60,50,"Mini STM32");
   LCD_ShowString(60,70,"IIC TEST");
   LCD_ShowString(60,90,"ATOM@ALIENTEK");
   LCD_ShowString(60,110,"2010/6/10");
   while(AT24CXX_Check())//检测不到24C02
   {
               LCD_ShowString(60,130,"24C02 Check Failed!");
               delay_ms(500);
               LCD_ShowString(60,130,"Please Check!    ");
               delay_ms(500);
               LED0=!LED0;//DS0闪烁
   }
   LCD_ShowString(60,130,"24C02 Ready!");
   //显示提示信息
   LCD_ShowString(60,150,"KEY0:Write KEY2:Read");

   POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
   while(1)
   {
               key=KEY_Scan();
               if(key==1)//KEY0按下,写入24C02
               {
                           LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//清除半屏
                           LCD_ShowString(60,170,"Start Write 24C02....");
                           AT24CXX_Write(0,(u8*)TEXT_Buffer,SIZE);
                           LCD_ShowString(60,170,"24C02 Write Finished!");//提示传送完成
               }
               if(key==3)//KEY1按下,读取字符串并显示
               {
                           LCD_ShowString(60,170,"Start Read 24C02.... ");
                           AT24CXX_Read(0,datatemp,SIZE);
                           LCD_ShowString(60,170,"The Data Readed Is:  ");//提示传送完成
                           LCD_ShowString(60,190,datatemp);//显示读到的字符串
               }
               i++;
               delay_ms(1);
               if(i==200)
               {
                           LED0=!LED0;//提示系统正在运行
                           i=0;
               }
   }
}
至此，我们的软件设计部分就结束了。