STM32 IIC通信简介+PCF8563时钟芯片示例

发表于 2019-7-5 08:37

IIC总线是嵌入式设备最常用的接口之一，包括51单片机在内的MCU一般都可以进行IIC通信。

IIC通信有3种类型的信号：开始信号，结束信号，和应答信号。

开始信号：SCL为高电平，SDA由高电平向低电平跳变，表示可以开始传输信号，进行通信了。

结束信号：SCL为高电平，SDA由低电平向高电平跳变，表示传输信号的时间已经过了。

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。这个很容易理解，就好像人的交流（通信），要建立起通信，肯定需要开始条件，好像需要约定两个人都上线了才能通信，这就是开始信号。结束信号也一样，处理器不可能一直处于与其他IC通信的状态的。而应答信号，发送方把自己要发送的数据发送出去了，但不知道对方有没有收到，所以有些情况，需要等待接收方返回应答信号，告诉发送方我已经收到了，你可以继续发送下一条数据。

值得注意的是，虽然大部分MCU都带有IIC总线接口，但实际应用中，使用的一般都是引脚模拟的IIC。

以下分别介绍IIC配置的软件实现。

发表于 2019-7-5 08:37

引脚配置（初始化）

//初始化IIC
void IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );

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);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7); //PB6,PB7 输出高
}

发表于 2019-7-5 08:37

#define SDA_IN() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=0X80000000;}
#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=0X30000000;}

发表于 2019-7-5 08:38

引脚模拟的IIC开始信号
//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
}

发表于 2019-7-5 08:38

停止信号
//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);
}

发表于 2019-7-5 08:38

应答信号
//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;
}

发表于 2019-7-5 08:39

IIC通信发送一个字节的信号、接收一个字节的信号
//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;
}

发表于 2019-7-5 08:39

//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;
}

发表于 2019-7-5 08:39

//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++)
{

if((txd&0x80)>>7)
IIC_SDA=1;
else
IIC_SDA=0;
txd<<=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
}

发表于 2019-7-5 08:40

//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;
}

发表于 2019-7-5 08:40

IIC接口的IC很多，常见常用的AT24C02，DS1302，PCF8563等都是IIC接口的。
下面以PCF8563为例介绍如何使用MCU的IIC与其他器件进行通信。

PCF8563是一款时钟芯片，具体的介绍请查看手册。时钟芯片大部分都是采用BCD编码的。先介绍一下BCD码和十进制码之间的转换。

可以认为，BCD码就是十进制码变成十六进制。如：59（十进制）对应的BCD码是0x59 。 10 对应0x10 。 1 对应0x01 。

发表于 2019-7-5 08:40

互相转换的代码：

unsigned char RTC_BinToBcd2(unsigned char BINValue)
{
unsigned char bcdhigh = 0;

while (BINValue >= 10)
{
bcdhigh++;
BINValue -= 10;
}

return ((unsigned char)(bcdhigh << 4) | BINValue);
}

发表于 2019-7-5 08:40

unsigned char RTC_Bcd2ToBin(unsigned char BCDValue)
{
unsigned char tmp = 0;

tmp = ((unsigned char)(BCDValue & (unsigned char)0xF0) >> (unsigned char)0x04) * 10;
return (tmp + (BCDValue & (unsigned char)0x0F));
}

发表于 2019-7-5 08:41

根据手册，查得IIC器件的地址

#define PCF8563_Write (unsigned char)0xa2 //写命令
#define PCF8563_Read (unsigned char)0xa3 //读命令

向PCF8563的某一寄存器写入某一数据。通信过程也是很明显的，先发出一个开始信号，表示开始传输的是数据了，发送一条读命令，告诉接收方（PCF8563）我要写入数据
然后等待PCF8563回应说我知道了，你可以写入数据了。然后就再告诉对方写入哪里，等他的回应，最后告诉他要写入什么，同样也等待回应。写完了就可以结束这次通信了

发表于 2019-7-5 08:41

void PCF8563_Write_Byte(unsigned char REG_ADD, unsigned char dat)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(PCF8563_Write);//发送写命令并检查应答位
while(IIC_Wait_Ack());
IIC_Send_Byte(REG_ADD);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(dat); //发送数据
IIC_Wait_Ack();
IIC_Stop();
}

发表于 2019-7-5 08:41

unsigned char PCF8563_Read_Byte(unsigned char REG_ADD)
{
u8 ReData,t=0;
IIC_Start( );
IIC_Send_Byte(PCF8563_Write); //发送写命令并检查应答位
while(IIC_Wait_Ack( ));
IIC_Send_Byte(REG_ADD); //确定要操作的寄存器
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start(); //重启总线
IIC_Send_Byte(PCF8563_Read); //发送读取命令
IIC_Wait_Ack();
ReData = IIC_Read_Byte(0); //读取数据,加发送非应答
IIC_Stop();
return ReData;
}

发表于 2019-7-5 08:42

/******************************************************************************
                           参数寄存器地址宏定义
******************************************************************************/

#define PCF8563_Address_Control_Status_1       (unsigned char)0x00  //控制/状态寄存器1
#define PCF8563_Address_Control_Status_2       (unsigned char)0x01  //控制/状态寄存器2

#define PCF8563_Address_CLKOUT                (unsigned char)0x0d  //CLKOUT频率寄存器
#define PCF8563_Address_Timer                   (unsigned char)0x0e  //定时器控制寄存器
#define PCF8563_Address_Timer_VAL             (unsigned char)0x0f  //定时器倒计数寄存器

#define PCF8563_Address_Years                   (unsigned char)0x08  //年
#define PCF8563_Address_Months                (unsigned char)0x07  //月
#define PCF8563_Address_Days                   (unsigned char)0x05  //日
#define PCF8563_Address_WeekDays                (unsigned char)0x06  //星期
#define PCF8563_Address_Hours                   (unsigned char)0x04  //小时
#define PCF8563_Address_Minutes                (unsigned char)0x03  //分钟
#define PCF8563_Address_Seconds                (unsigned char)0x02  //秒

#define PCF8563_Alarm_Minutes                   (unsigned char)0x09  //分钟报警
#define PCF8563_Alarm_Hours                   (unsigned char)0x0a  //小时报警
#define PCF8563_Alarm_Days                      (unsigned char)0x0b  //日报警
#define PCF8563_Alarm_WeekDays                (unsigned char)0x0c  //星期报警

发表于 2019-7-5 08:42

<pre name="code" class="cpp">void pcf_reg_init(void)
{
_PCF8563_Register_Typedef PCF8563_Register_Structrue;

PCF8563_Register_Structrue.Control_Status_1=0x00;
PCF8563_Register_Structrue.Control_Status_2=0x02;
//默认时间设置
PCF8563_Register_Structrue.Years=0x16;
PCF8563_Register_Structrue.Months_Century=0x08;
PCF8563_Register_Structrue.WeekDays =0x01;
PCF8563_Register_Structrue.Days=0x08;
PCF8563_Register_Structrue.Hours=0x04;
PCF8563_Register_Structrue.Minutes=0x03;
PCF8563_Register_Structrue.Seconds=0x55|(0<<7);
//默认闹钟设置
PCF8563_Register_Structrue.Hour_Alarm=0x03|(0<<7);
PCF8563_Register_Structrue.Minute_Alarm=0x05|(0<<7);
PCF8563_Register_Structrue.WeekDays_Alarm=0x01|(1<<7);
PCF8563_Register_Structrue.Day_Alarm=0x08|(1<<7);

//定时器默认设置
PCF8563_Register_Structrue.CLKOUT_Frequency=0x03;
PCF8563_Register_Structrue.Timer_Countdown_Value=0x00;
PCF8563_Register_Structrue.Timer_Control=0x03;

PCF8563_SetRegister(PCF_Format_BCD,PCF_Century_20xx,&PCF8563_Register_Structrue);

}

发表于 2019-7-5 08:42

其中最后一个函数就是往各个寄存器写入相应的值，这里不再贴代码了。

发表于 2019-7-5 11:19

这个是不是需要用结构体的方式来搞？

有没有完整的？

[应用相关] STM32 IIC通信简介+PCF8563时钟芯片示例

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