本帖最后由 xld0932 于 2022-7-9 16:18 编辑
【CW32F030CxTx StartKit测评】04.I2C主机模式读写EEPROM、I2C从机模式多地址通讯
概述 本文来学习一下CW32F030系列MCU的硬件I2C通讯接口功能：通过I2C1主机模式实现对板载EEPROM（CW24C02A）的读写操作、通过I2C2从机模式实现多从机地址的通讯功能，使用外部的I2C主机设备进行测试。除此之外，本篇将会附带一些Letter-shell的调试功能实操，Letter-shell不会专门讲解，大家可以通过实操来了解Letter-shell的功能，当然有兴趣的可以自己研究其强大的功能，主要还是将Letter-shell当作在线调试工具来使用、方便调试实现功能。
EEPROM CW32F030CxTx StartKit开发板上板载了一颗芯源的串行电可擦除只读存储器（EEPROM）：CW24C02A，两线串行接口方式，通过I2C协议实现双向数据传输；其容量大小为2K位（256字节）；支持1.7V至5.5V的宽范围工作电压，当工作在1.7V电压时I2C最大传输速率可达到400KHz，当工作在3V或者5V电压时I2C最大传输速率可达到1MHz；CW24C02A通过页写的方式写入数据，每页大小为8个字节，共有32个页面，且内部最大写周期不超过4ms；其本身的高可靠性，被广泛应用在智能化仪器仪表、家用电器、汽车电子、通讯设备、消费类电子等众多领域。
EEPROM原理图 CW24C02A作为I2C从设备，本身的器件硬件地址由芯片A0/A1/A2这三个引脚电平的高低状态决定的，如下原理图所示A0/A1/A2这三个引脚都连接到GND，所以CW24C02A的I2C器件地址为0xA0；原理图中CW24C02A的WP引脚提供硬件数据的写保护功能，当前设计也是连接到GND，指示当允许正常的读写数据，假若WP连接VCC时，芯片就会启动写保护功能，无法将数据正常写入到芯片内部存储空间进行存储了。需要注意的是，开发板上EEPROM电路是一个独立的模块，提供操作接口CN11，当我们需要实现EEPROM实验操作时，需要将CN11上的VDDE连接到VDD电源，将SCL与SDA连接到MCU的I2C端口引脚上。
CW32F030 I2C CW32F030内部集成了2个I2C控制器（I2C1和I2C2），这两个接口的时钟源将挂载在APB总线上（PCLK），这个在设置I2C通讯速率的计算公式中会乃至哦……CW32F030 I2C接口能够按照设定的传输速率将需要发送的数据按照I2C规范串行发送到I2C总线上，并对通讯过程中的状态进行侦测，另外还支持多主机通讯中的总线冲突和仲裁处理功能。主要特性如下： - 支持主机发送/接收、从机发送/接收四种工作模式
- 支持时钟延展（时钟同步）和多主机通讯冲突仲裁
- 支持标准（100Kbps）、快速（400Kbps）、高速（1Mbps）三种工作速率
- 支持7-bit寻址功能
- 支持3个从机地址
- 支持广播地址
- 支持输入信号噪声过滤功能
- 支持中断状态查询功能
I2C主机模式读写EEPROM存储器 在CW32F030在I2C作为主机设备操作EEPROM设备时，在官方库函数中提供了直接操作EEPROM的函数接口： - void I2C_MasterWriteEepromData(I2C_TypeDef *I2Cx,uint8_t u8Addr,uint8_t *pu8Data,uint32_t u32Len)
- void I2C_MasterReadEepomData(I2C_TypeDef *I2Cx,uint8_t u8Addr,uint8_t *pu8Data,uint32_t u32Len)
我们只需要调用这两个函数接口，传递相应的参数就可以完成对EEPROM的读写操作了，而对于EEPROM器件地址的定义我们可以在cw32f030_i2c.h这个头文件中对I2C_SLAVEADDRESS这个宏定义的数值直接修改即可，实现代码如下： - void EEPROM_Init(void)
- {
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
- I2C_InitTypeDef I2C2_InitStructure;
- RCC_AHBPeriphClk_Enable( RCC_AHB_PERIPH_GPIOB, ENABLE);
- RCC_APBPeriphClk_Enable1(RCC_APB1_PERIPH_I2C2, ENABLE);
- PB10_AFx_I2C2SCL();
- PB11_AFx_I2C2SDA();
- GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_11;
- GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
- GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
- GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStructure);
- I2C2_DeInit();
- I2C2_InitStructure.I2C_BaudEn = ENABLE;
- I2C2_InitStructure.I2C_Baud = RCC_Sysctrl_GetPClkFreq() / 1000000 - 1;
- I2C2_InitStructure.I2C_FLT = DISABLE;
- I2C2_InitStructure.I2C_AA = DISABLE;
- I2C_Master_Init(CW_I2C2, &I2C2_InitStructure);
- I2C_Cmd(CW_I2C2, ENABLE);
- }
- void EEPROM_SHELL_Handler(uint8_t Mode, uint8_t Page)
- {
- uint8_t wBuffer[EEPROM_PAGE_SIZE];
- uint8_t rBuffer[EEPROM_PAGE_SIZE];
- memset(wBuffer, 0, sizeof(wBuffer));
- memset(rBuffer, 0, sizeof(rBuffer));
- if(Page < EEPROM_PAGE_NUMBER)
- {
- if(Mode == 1) /* Write */
- {
- srand(GetTick());
- for(uint8_t i = 0; i < sizeof(wBuffer); i++)
- {
- wBuffer[i] = rand() % 256;
- }
- printf("\r\nEEPROM Write...");
- for(uint8_t i = 0; i < sizeof(wBuffer); i++)
- {
- if((i % 16) == 0) printf("\r\n");
- printf("0x%02x ", wBuffer[i]);
- }
- printf("\r\nPage : %d", Page);
- printf("\r\nAddress : %d", Page * EEPROM_PAGE_SIZE);
- printf("\r\nLength : %d", sizeof(wBuffer));
- I2C_MasterWriteEepromData(CW_I2C2, Page * EEPROM_PAGE_SIZE, wBuffer, sizeof(wBuffer));
- printf("\r\nEEPROM Write OK");
- printf("\r\n");
- }
- else /* Read */
- {
- printf("\r\nEEPROM Read....");
- printf("\r\nPage : %d", Page);
- printf("\r\nAddress : %d", Page * EEPROM_PAGE_SIZE);
- printf("\r\nLength : %d", sizeof(rBuffer));
- I2C_MasterReadEepomData(CW_I2C2, Page * EEPROM_PAGE_SIZE, rBuffer, sizeof(rBuffer));
- for(uint8_t i = 0; i < sizeof(rBuffer); i++)
- {
- if((i % 16) == 0) printf("\r\n");
- printf("0x%02x ", rBuffer[i]);
- }
- printf("\r\n");
- }
- }
- else
- {
- printf("\r\nInvalid EEPROM Page!\r\n");
- }
- }
- SHELL_EXPORT_CMD(
- SHELL_CMD_PERMISSION(0)|SHELL_CMD_TYPE(SHELL_TYPE_CMD_FUNC)|SHELL_CMD_DISABLE_RETURN|SHELL_CMD_PARAM_NUM(2),
- EEPROM, EEPROM_SHELL_Handler, EEPROM Write And Read);
硬件连接图
在线调试 在PC端口使用MobaXterm终端调试软件，打开对应的串口，正确设置串口通讯参数；输入EEPROM命令，这个命令带有两个参数：第一个参数0表示读取EEPROM数据，1表示将数据写入到EEPROM；第二个参数表示EEPROM PAGE编号，此编号范围为0到31。运行结果如下图：
实测通讯速率
I2C从机模式多地址通讯 CW32F030 I2C工作在从机模式时，同时支持3个从设备地址，这三个从设备地址可以通过cw32f030_i2c.h这个头文件中OwnSlaveAddress0/OwnSlaveAddress1/OwnSlaveAddress2这3个宏进行修改，我们使用查询的方式配合外部的I2C主机来进行测试，从机代码实现如下： - void sEEPROM_Init(void)
- {
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
- I2C_InitTypeDef I2C1_InitStructure;
- RCC_AHBPeriphClk_Enable( RCC_AHB_PERIPH_GPIOB, ENABLE);
- RCC_APBPeriphClk_Enable1(RCC_APB1_PERIPH_I2C1, ENABLE);
- PB06_AFx_I2C1SCL();
- PB07_AFx_I2C1SDA();
- GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;
- GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
- GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
- GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStructure);
- I2C1_DeInit();
- I2C1_InitStructure.I2C_OwnSlaveAddr0 = OwnSlaveAddress0;
- I2C1_InitStructure.I2C_OwnSlaveAddr1 = OwnSlaveAddress1;
- I2C1_InitStructure.I2C_OwnSlaveAddr2 = OwnSlaveAddress2;
- I2C1_InitStructure.I2C_OwnGc = DISABLE;
- I2C1_InitStructure.I2C_FLT = DISABLE;
- I2C1_InitStructure.I2C_AA = DISABLE;
- I2C_Slave_Init(CW_I2C1, &I2C1_InitStructure);
- I2C_Cmd(CW_I2C1, ENABLE);
- I2C_AcknowledgeConfig(CW_I2C1, ENABLE);
- }
- void sEEPROM_SHELL_Handler(uint8_t Times)
- {
- uint8_t Buffer[100];
- uint32_t rLength = 0, wLength;
- while(Times--)
- {
- printf("\r\nWait I2C Master Write Data...\r\n");
- /* 等待主机写入数据 */
- I2C_SlaveRecDataFromMaster(CW_I2C1, Buffer, &rLength);
- printf("\r\nI2C Receive :");
- for(uint8_t i = 0; i < rLength; i++)
- {
- if((i % 16) == 0) printf("\r\n");
- printf("0x%02x ", Buffer[i]);
- }
- printf("\r\n");
- printf("\r\nWait I2C Master Read Data...\r\n");
- /* 等待主机读取数据 */
- I2C_SlaveSendDataToMaster(CW_I2C1, Buffer, &wLength);
- printf("\r\nI2C Master Read %d Bytes!\r\n", wLength);
- }
- }
- SHELL_EXPORT_CMD(
- SHELL_CMD_PERMISSION(0)|SHELL_CMD_TYPE(SHELL_TYPE_CMD_FUNC)|SHELL_CMD_DISABLE_RETURN|SHELL_CMD_PARAM_NUM(1),
- SEEPROM, sEEPROM_SHELL_Handler, sEEPROM Write And Read);
硬件连接
在线调试 首先在MobaXterm终端软件上输入sEEPROM的SHELL命令，我们可以理解为I2C从机当作是模拟EEPROM设备；后面跟着一个参数，意思是读写操作需要循环几次完成；因为I2C从机设备支持3个地址，我们为了把地址都测试一遍，我们这边输入的SHELL命令为sEEPROM 3，在输入完命令后，MCU就进入到等待I2C主机操作的状态了。
我们打开Toomoss的上位机软件，选择USB2I2C功能，如下界面所示；因为我们是直接将调试工具与MCU引脚连接在一起的，所以建议将内部上拉使能，这样可以保证高通讯速率下的波形正常、稳定；然后在从机地址栏依次输入0x50、0x58、0x60，点击下方的写数据和读数据来测试通讯结果，如下图所示：
附件 程序源代码：
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楼主
感谢大佬分享，授人以渔，非常感谢
