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[其他ST产品] STM32--IIC

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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
iic, ic, STM32, STM, ST
1、IIC总线协议介绍

IIC：Inter Integrated Circuit，集成电路总线，是一种同步串行半双工通信总线。

IIC总线结构图
511464ea2c9f02633.png


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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:47 | 显示全部楼层
由时钟线SCL和数据线SDA组成，并且都接上拉电阻，确保总线空闲状态为高电平
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:47 | 显示全部楼层
总线支持多设备连接，允许多主机存在，每个设备都有一个唯一的地址
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:48 | 显示全部楼层
IIC协议时序
7318364ea2cc6385f0.png
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:48 | 显示全部楼层
起始信号(S)：当SCL为高电平时，SDA从高电平变为低电平
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:48 | 显示全部楼层
停止信号§：当SCL为高电平时，SDA从低电平变为高电平
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:48 | 显示全部楼层
应答信号：上拉电阻影响下SDA默认为高，而从机拉低SDA就是确认收到数据即ACK，否则NACK
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:48 | 显示全部楼层
在发送起始信号后开始发送数据，数据以8字节进行传输，先发送高位，然后次高位，在发送完8字节后，释放SDA线，第九次检测应答信号，等待从机的反应，前面说到SDA线接上拉电阻，空闲状态是高电平，所以释放SDA后，如果从机把SDA置为低电平，说明收到数据发送了应答信号ACK，如果没反应还是高电平说明是NACK。
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:48 | 显示全部楼层
2、软件IIC和硬件IIC
硬件IIC是由STM32内部的硬件模块实现的，利用CPU的时钟信号来控制数据传输和时序，通信速度快，可达几十MHz。硬件I2C外设，有时候就突然会卡在某个事件的检测，需要关闭电源重新启动才有用。其主要优点包括：高速通信能力。实现简单，无需复杂的编码。
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:48 | 显示全部楼层
软件IIC是通过CPU的GPIO模拟实现的，通过软件控制时序和数据传输，通信速度较慢，一般在几十kHz到几百kHz之间。其主要优点包括：可以在STM32的任何GPIO上实现IIC通信，更加灵活。可以实现任意时序，提供更大的灵活性。
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:49 | 显示全部楼层
硬件IIC和软件IIC各有优缺点，选择应根据具体的应用需求而定。若需要高速通信，建议选择硬件IIC；若需要多路通信或灵活的时序控制，则建议选择软件IIC。
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:49 | 显示全部楼层
硬件IIC
实现硬件IIC的代码需要使用STM32的内部硬件模块，具体步骤如下：
配置GPIO用于IIC通信，将SCL和SDA引脚分别配置为复用推挽输出模式；
配置I2C控制器，包括I2C时钟频率、I2C地址、I2C工作模式等参数；
启动I2C控制器，并发送数据或接收数据。
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:49 | 显示全部楼层
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  1. #include "stm32f10x.h"
    

  2.  
    

  3. void i2c_init(void)
    

  4.  
    

  5. {
    

  6.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    

  7.     I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
    


  8. 

  9.     // 打开GPIOB和I2C1时钟
    

  10.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    

  11.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
    


  12. 

  13.     // 配置PB6和PB7为复用推挽输出模式
    

  14.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    

  15.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    

  16.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  17.     GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    


  18. 

  19.     // 配置I2C1控制器
    

  20.     I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    

  21.     I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    

  22.     I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;
    

  23.     I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    

  24.     I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    

  25.     I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 100000;    // I2C时钟频率为100kHz
    

  26.     I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
    


  27. 

  28.     // 启动I2C1控制器
    

  29.     I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
    

  30. }
    

  31.  
    

  32. void i2c_write_byte(uint8_t addr, uint8_t reg, uint8_t data)
    

  33. {
    

  34.     // 发送起始信号
    

  35.     I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    

  36.     while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
    


  37. 

  38.     // 发送设备地址和写命令
    

  39.     I2C_Send7bitAddress(I2C1, addr, I2C_Direction_Transmitter);
    

  40.     while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
    


  41. 

  42.     // 发送寄存器地址
    

  43.     I2C_SendData(I2C1, reg);
    

  44.     while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
    


  45. 

  46.     // 发送数据
    

  47.     I2C_SendData(I2C1, data);
    

  48.     while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
    


  49. 

  50.     // 发送停止信号
    

  51.     I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
    

  52. }
    

  53.  
    

  54. uint8_t i2c_read_byte(uint8_t addr, uint8_t reg)
    

  55. {
    

  56.     uint8_t data;
    


  57. 

  58.     // 发送起始信号
    

  59.     I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    

  60.     while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
    


  61. 

  62.     // 发送设备地址和写命令
    

  63.     I2C_Send7bitAddress(I2C1, addr, I2C_Direction_Transmitter);
    

  64.     while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
    


  65. 

  66.     // 发送寄存器地址
    

  67.     I2C_SendData(I2C1, reg);
    

  68.     while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
    


  69. 

  70.     // 发送重复起始信号
    

  71.     I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    

  72.     while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
    


  73. 

  74.     // 发送设备地址和读命令
    

  75.     I2C_Send7bitAddress(I2C1, addr, I2C_Direction_Receiver);
    

  76.     while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));
    


  77. 

  78.     // 读取数据
    

  79.     I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
    

  80.     I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
    

  81.     while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));
    

  82.     data = I2C_ReceiveData(I2C1);
    


  83. 

  84.     return data;
    

  85. }
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:49 | 显示全部楼层
软件IIC
软件i2c是使用程序控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序。
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 楼主| 舒伯特玫瑰 发表于 2023-8-27 00:49 | 显示全部楼层
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  1. void iic_init(void)
    

  2. {
    

  3.     GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
    


  4. 

  5.     IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE();  /* SCL引脚时钟使能 */
    

  6.     IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE();  /* SDA引脚时钟使能 */
    


  7. 

  8.     gpio_init_struct.Pin = IIC_SCL_GPIO_PIN;
    

  9.     gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;            /* 推挽输出 */
    

  10.     gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                    /* 上拉 */
    

  11.     gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;          /* 高速 */
    

  12.     HAL_GPIO_Init(IIC_SCL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);    /* SCL */
    


  13. 

  14.     gpio_init_struct.Pin = IIC_SDA_GPIO_PIN;
    

  15.     gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;            /* 开漏输出 */
    

  16.     HAL_GPIO_Init(IIC_SDA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);    /* SDA */
    

  17.     /* SDA引脚模式设置,开漏输出,上拉, 这样就不用再设置IO方向了, 开漏输出的时候(=1), 也可以读取外部信号的高低电平 */
    

  18. }
    


  19. 

  20. static void iic_delay(void)
    

  21. {
    

  22.     delay_us(2);
    

  23. }
    


  24. 

  25. /* 起始信号 */
    

  26. void iic_start(void)
    

  27. {
    

  28.     /* SCL为高电平期间, SDA从高电平往低电平跳变*/
    

  29.     IIC_SDA ( 1 );
    

  30.     IIC_SCL ( 1 );
    

  31.     iic_delay( );
    

  32.     IIC_SDA ( 0 );
    

  33.     iic_delay( );
    

  34.     IIC_SCL ( 0 );
    

  35.     iic_delay( );  /* 钳住总线, 准备发送/接收数据 */
    

  36. }
    


  37. 

  38. /* 停止信号 */
    

  39. void iic_stop(void)
    

  40. {
    

  41.     /* SCL为高电平期间, SDA从低电平往高电平跳变*/
    

  42.     IIC_SDA ( 0 );
    

  43.     iic_delay( );
    

  44.     IIC_SCL ( 1 );
    

  45.     iic_delay( );
    

  46.     IIC_SDA ( 1 );  /* 发送总线停止信号*/
    

  47.     iic_delay( );
    

  48. }
    


  49. 

  50. /* 等待应答信号 */
    

  51. uint8_t iic_wait_ack (void) /* return 1:fail 0:succeed*/
    

  52. {
    

  53.     IIC_SDA (1);    /* 主机释放SDA线 */
    

  54.     iic_delay( );
    

  55.     IIC_SCL (1);    /* 从机返回ACK*/
    

  56.     iic_delay( );
    

  57.     if ( IIC_READ_SDA ) /* SCL高电平读取SDA状态*/ 
    

  58.     {
    

  59.         iic_stop();     /* SDA高电平表示从机nack */ 
    

  60.         return 1;
    

  61.     }
    

  62.     IIC_SCL(0);         /* SCL低电平表示结束ACK检查 */ 
    

  63.     iic_delay( );
    

  64.     return 0;
    

  65. }
    


  66. 

  67. /* 应答信号 */
    

  68. void iic_ack(void)
    

  69. { 
    

  70.     IIC_SCL (0);
    

  71.     iic_delay( );
    

  72.     IIC_SDA (0);  /* 数据线为低电平，表示应答 */
    

  73.     iic_delay( );
    

  74.     IIC_SCL (1);
    

  75.     iic_delay( );
    

  76. }
    


  77. 

  78. /* 非应答信号 */
    

  79. void iic_nack(void)
    

  80. { 
    

  81.     IIC_SCL (0);
    

  82.     iic_delay( );
    

  83.     IIC_SDA (1);  /* 数据线为低电平，表示应答 */
    

  84.     iic_delay( );
    

  85.     IIC_SCL (1);
    

  86.     iic_delay( );
    

  87. }
    


  88. 

  89. /* 发送一个字节数据 */
    

  90. void iic_send_byte(uint8_t data)
    

  91. {
    

  92.     for (uint8_t t = 0; t < 8; t++)
    

  93.     {
    

  94.         /* 高位先发 */
    

  95.         IIC_SDA((data & 0x80) >> 7);
    

  96.         iic_delay( );
    

  97.         IIC_SCL ( 1 );
    

  98.         iic_delay( );
    

  99.         IIC_SCL ( 0 );
    

  100.         data <<= 1;     /* 左移1位, 用于下一次发送 */
    

  101.     }
    

  102.     IIC_SDA ( 1 );      /* 发送完成,主机释放SDA线 */ 
    

  103. }
    


  104. 

  105. /* 读取1字节数据 */
    

  106. uint8_t iic_read_byte (uint8_t ack)
    

  107. { 
    

  108.     uint8_t receive = 0 ;
    

  109.     for (uint8_t t = 0; t < 8; t++)
    

  110.     {
    

  111.         /* 高位先输出，先收到的数据位要左移 */ 
    

  112.         receive <<= 1;
    

  113.         IIC_SCL ( 1 );
    

  114.         iic_delay( );
    

  115.         if ( IIC_READ_SDA ) receive++;
    

  116.         IIC_SCL ( 0 );
    

  117.         iic_delay( );
    

  118.     }
    

  119.     if ( !ack ) iic_nack();
    

  120.     else iic_nack();
    

  121.     return receive;
    

  122. }
    


  123.
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chenjunt 发表于 2023-8-27 10:43 | 显示全部楼层
允许多主机存在
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Bowclad 发表于 2024-5-12 23:28 | 显示全部楼层
iic多主机通信怎么做啊
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童雨竹 发表于 2024-9-16 07:02 | 显示全部楼层

这些引线越窄越好
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Wordsworth 发表于 2024-9-16 08:05 | 显示全部楼层

图像由前景和背景组成，在灰度直方图上，前景和背景会形成高峰，在双峰之间的最低谷处就是阈值。
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Clyde011 发表于 2024-9-16 09:08 | 显示全部楼层

要将多余空间去除。对于第一个字符从第一行开始向下扫描，把那些一行中所有的点的灰度值全为0的点去掉，直到扫描到有一行不全为0时为止。
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