STM32 实验16 IIC实验

STM32 实验

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

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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很鸡肋。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。

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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

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) {

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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;

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}

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);

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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

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//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

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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++) {

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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

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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

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#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");

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{

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。

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3.16.4 下载与测试

在代码编译成功之后，我们通过下载代码到ALIENTEK MiniSTM32开发板上，可以看到LCD显示如下内容：

图3.16.4.1 程序运行效果图

伴随DS0的不停闪烁，提示程序在运行。我们先按下KEY0，可以看到如图13.16.4.2所示的内容，证明数据已经被写入到24C02了。

图3.16.4.2 数据成功写入24C02

接着我们按KEY2，可以看我们刚刚写入的数据被显示出来了，如下图所示：

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图3.16.4.3 显示写入的内容 程序在开机的时候会检测24C02是否存在，如果不存在则会在TFTLCD模块上显示错误信息，同时DS0慢闪。大家可以通过跳线帽把PC11和PC12短接就可以看到报错了。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/aub1.html