前言: IIC協(xié)議簡介

維基百科的解釋如下: I2C（Inter-Integrated Circuit）字面上的意思是積體電路之間，它其實(shí)是I2C Bus簡稱，所以中文應(yīng)該叫集成電路總線，它是一種串行通訊匯流排，使用多主從架構(gòu)，由飛利浦公司在1980年代為了讓主機(jī)板、嵌入式系統(tǒng)或手機(jī)用以連接低速周邊裝置而發(fā)展。I2C的正確讀法為“I平方C”（"I-squared-C"），而“I二C”（"I-two-C"）則是另一種錯誤但被廣泛使用的讀法。自2006年10月1日起，使用I2C協(xié)定已經(jīng)不需要支付專利費(fèi)，但制造商仍然需要付費(fèi)以取得I2C從屬裝置位址。

我們需要了解的是 : I2C通信只需要兩根線即可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸; 即串行數(shù)據(jù)線(SDA::Serial DAta)和串行時(shí)鐘線(SCL::Serial CLock); IIC總線具有多主設(shè)備的優(yōu)點(diǎn), 就是有多個(gè)主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送并且不會有混亂.

IIC總線可以用簡單、優(yōu)雅四個(gè)字形容，很方便。下面是IIC的時(shí)序圖:

IIC總共有三種信號:開始信號,結(jié)束信號,應(yīng)答信號

說明:高電平為1，低電平為0

1、圖中S即為起始信號: SCL處于1時(shí), SDA由高變低↓—>Start

下面是STM32的這部分代碼,每句話我基本上都加了注釋,可以對照時(shí)序圖看, 便于理解

2、圖中末尾P為結(jié)束信號: SCL=1, SDA 由低變高↑

3、數(shù)據(jù)傳送: 每次數(shù)據(jù)傳送都是8個(gè)字節(jié); SCL=1時(shí), SDA的數(shù)據(jù)不可以變化, 只有SCL為低電平, 數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)才可以變化;

3.1、 數(shù)據(jù)傳輸流程：SCL=0, —>開始數(shù)據(jù)傳輸, 傳輸完一位之后,—> SCL=1(拉高時(shí)鐘線);===

下面接著循環(huán), 直到傳輸完一個(gè)字節(jié)8位數(shù)據(jù).

下面舉個(gè)例子：

e.g.

傳輸1001 1100？

SCL=0 --> SDA=1 --> SCL=1 (先傳送最高位MSB)

SCL=0 --> SDA=0 --> SCL=1

SCL=0 --> SDA=0 --> SCL=1

…

**Tips:**在IIC協(xié)議中,起始信號必須有. 因?yàn)镮C必須知道什么時(shí)候開始了，才可以正確判斷接受數(shù)據(jù).

下面開始Cube配置+IAR編程

6.1 操作簡介

??(1) 我所使用的STM32開發(fā)板板載了一個(gè)24C02的EEPROM存儲芯片; 這個(gè)芯片就是通過IIC總線和單片機(jī)通信的;

??(2) 通過GPIO軟件模擬IIC通信 , 實(shí)現(xiàn)對24C02芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)的讀寫操作 .

注:

??本次實(shí)驗(yàn)的代碼是用的原子的底層代碼, 修改了部分代碼, 和Cube配置的工程以及HAL庫函數(shù)匹配. 野火的例程沒有看過，如果這個(gè)代碼又有什么限制或者問題, 可以評論或者私信告訴我, 共同學(xué)習(xí),感激不盡.

6.1 軟件流程圖

開機(jī)檢測24C02--->主循環(huán)檢測按鍵--->串口打印相關(guān)信息...

6.2 硬件接口

以我用的單片機(jī)為例:

但是這里并沒有用板子上的硬件 IIC, 只是用這兩個(gè)對應(yīng)的引腳做軟件模擬 IIC

Step1 : STM32CubeMX配置

(1) 像前面那樣配置好基礎(chǔ)的東西[RCC--SYS--時(shí)鐘樹配置不變]

還要配置 串口 和 按鍵 ; 時(shí)鐘樹的配置跟之前的博客都一樣

Tips: Click the blue word to open the corresponding blog link

(2) 配置IIC通信用的兩個(gè)引腳(SCL&SDA)

兩個(gè)引腳都配置為輸出模式, 在程序中需要改變引腳方向, 那個(gè)時(shí)候直接操作寄存器改動引腳輸入輸出即可, 配置的時(shí)候先默認(rèn)配置一個(gè)輸出;

補(bǔ)充: 后面又加上了兩個(gè)LED引腳, 用以做指示

(3) Project Manager and Generate Code

Step2 : IAR或Keil編程

(1) IIC部分代碼

我把我改過部分的底層代碼分享在網(wǎng)盤里面

鏈接：https://pan.baidu.com/s/17ogW2r-WzN9u-w511VzBJQ

提取碼：9m4v

.c文件放在 src 文件夾，.h文件復(fù)制到 Inc 文件夾

在myiic.h里面有兩句宏定義SDA_OUT()和SDA_IN(); 如果你用的是F4的板子是可以直接用的, 但是如果用的是F1的或者其他的, 這個(gè)宏定義要改一下, 因?yàn)椴煌男酒拇嫫鞯拿趾筒僮鞑惶粯? 如果有人用的F1在這里遇到困難可以評論或者私信我, 這里就不單獨(dú)寫了

說明 : ?24cxx文件是24CXX系列芯片的底層驅(qū)動文件, myiic文件是修改后的iic通信的驅(qū)動文件; 在主函數(shù)里面就是調(diào)用myiic里面的函數(shù)去實(shí)現(xiàn)通信的功能

部分底層代碼分析

??大概說一下底層驅(qū)動, 24cxx文件是通過iic協(xié)議對24c02芯片通信的底層驅(qū)動,直接用就可以了。

??myiic文件是iic的關(guān)鍵.

??關(guān)于起始信號, 結(jié)束信號就不多說了

??在myiic.h中宏定義了SDA引腳的輸入輸出模式, 因?yàn)樽x數(shù)據(jù)的時(shí)候需要SDA這根線為輸入模式, 往里面讀數(shù)據(jù)

??關(guān)于應(yīng)答信號之類的幾個(gè)函數(shù)，有興趣可以去了解一下具體的IIC的協(xié)議總結(jié)或者數(shù)據(jù)手冊

發(fā)送字節(jié)函數(shù)

?IIC協(xié)議發(fā)送字節(jié), 一個(gè)字節(jié)8位, 通過一個(gè)for循環(huán)發(fā)送;

?txd是要發(fā)送的一個(gè)字節(jié), IIC是先傳輸最高位, 所以讓txd和0x80相與, 再右移7位

?數(shù)據(jù)為1就給數(shù)據(jù)線(SDA)引腳寫高電平, 然后txd左移一位,進(jìn)入下一循環(huán), 逐漸把8bits的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢

讀一個(gè)字節(jié)函數(shù)

?IIC發(fā)送數(shù)據(jù)是往外發(fā)送數(shù)據(jù), 所以SDA為輸出模式, 但是讀取字節(jié)是把外面的讀進(jìn)來;

?舉個(gè)形象一點(diǎn)的例子, 你的大腦就是24C02儲存芯片, 你的身體器官就是IIC,即你的身體器官是通過IIC協(xié)議與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的

?發(fā)送字節(jié)就是你用嘴巴給別人說話把你腦子里想的東西告訴別人; ? 而接收字節(jié)就是你通過眼睛讀書, 把知識記到腦子里

?這樣就很好理解了吧

(2) 按鍵部分

新建一個(gè)文件Ctrl+N—>Ctrl+S保存為 key.c到Src文件夾 ; 再新建一個(gè)保存在Inc文件夾, 命名為key.h

把.c和.h文件添加到工程中

+

寫代碼

#include "key.h"

#include "main.h" 

/******************************************************************************************************

 *【文件名稱】   : key.c

 *【文件描述】   : 核心板板載按鍵驅(qū)動代碼

 *【文件功能】   : 實(shí)現(xiàn)按鍵輸入掃描功能

 *【主控芯片】   : STM432F407zg

 *【實(shí)驗(yàn)平臺】   : STM32F4xx開發(fā)板

 *【編寫環(huán)境】   : IAR 8.30.1

 *【編寫時(shí)間】   : 2019-12-31

 *【作    者】   : 李剴(KevinLee)

 *【歷史記錄】   :   

<1> $【修改時(shí)間】

$【修改內(nèi)容】

$【修改詳情】

$【修改人員】

*******************************************************************************************************/

/**

  * @brief  按鍵處理函數(shù)

  * @param  mode:0,不支持連續(xù)按;1,支持連續(xù)按;

  * @retval 0: 沒有任何按鍵按下     1: KEY0按下

  *                                 2: WKUP按下 WK_UP

  */

uint8_t KEY_Scan(uint8_t mode)

{  

static uint8_t key_up = 1;//按鍵按松開標(biāo)志

if (mode)

key_up=1;  //支持連按   

if (key_up && (KEY0 == 0 || WK_UP != 0))

{

HAL_Delay(10);//去抖動 

key_up = 0;

if(KEY0 == 0)

return 1;

else if(WK_UP != 0)

return 2;

}else if(KEY0 != 0 && WK_UP == 0)

key_up = 1;

return 0;// 無按鍵按下

}

key.h代碼如下

#ifndef __KEY_H

#define __KEY_H  

#include "sys.h" 

/******************************************************************************************************

 *【文件名稱】   : key.h

 *【文件描述】   : 核心板板載按鍵驅(qū)動代碼

 *【文件功能】   : 實(shí)現(xiàn)按鍵輸入掃描功能

 *【主控芯片】   : STM432F407zg

 *【實(shí)驗(yàn)平臺】   : STM32F4xx開發(fā)板

 *【編寫環(huán)境】   : IAR 8.30.1

 *【編寫時(shí)間】   : 2019-12-31

 *【作    者】   : 李剴(KevinLee)

 *【歷史記錄】   :   

<1> $【修改時(shí)間】

$【修改內(nèi)容】

$【修改詳情】

$【修改人員】

*******************************************************************************************************/

#define KEY0 HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port, KEY0_Pin)  //PE4

#define WK_UP HAL_GPIO_ReadPin(WKUP_GPIO_Port, WKUP_Pin)  //PA0

#define KEY0_PRES 1   // 宏定義按鍵按下的鍵值

#define WKUP_PRES 2

uint8_t KEY_Scan(uint8_t);  //按鍵掃描函數(shù)

#endif

(3) 串口重定向printf

參考第三節(jié): 串口通信(用CubeMX學(xué)習(xí)STM32);

(4) main.c文件

① 包含頭函數(shù)

② 自定義變量

TEXT_Buffer數(shù)組存放的是等會要寫入24c02芯片的數(shù)據(jù)

③ 主函數(shù)變量定義

key用于獲取掃描按鍵值; datatemp數(shù)組作為傳輸數(shù)據(jù)的暫存地點(diǎn)

④ 初始化操作

在/ USER CODE BEGIN 2 /下, 先初始化IIC, 在測試串口, 并用串口打印提示信息, 然后檢測存儲芯片是否存在

  /* USER CODE BEGIN 2 */

  AT24CXX_Init(); //IIC初始化

  printf("Usart is Ok!!!n");

  printf("***************************n");

  printf("**    STM32 IIC TEST     **n");

  printf("**      Kevin_8_Lee      **n");

  printf("** KEY0:Write  WKUP:Read **n"); // 打印提示信息; KEY0按下寫數(shù)據(jù)；WKUP按下讀數(shù)據(jù)

  printf("***************************n");

  // 檢測24C02芯片是否存在

  while(AT24CXX_Check())

  {

    printf("未檢測到24C02!n");

    HAL_Delay(500);

    HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin); // LED0閃爍

  }

  printf("24C02 Ready!n");

  /* USER CODE END 2 */

⑤ while(1)循環(huán)

循環(huán)進(jìn)行安檢掃描, 如果KEY0按下, 就把之前定義的一個(gè)字符串?dāng)?shù)組的數(shù)據(jù)寫入24C02, 如果檢測到WKUP按鍵按下就把24C02內(nèi)部的數(shù)據(jù)讀取出來并打印在串口

  while (1)

  {

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */

    key = KEY_Scan(0); // 按鍵掃描獲取鍵值

    // 如果KEY0按下，則向24C02芯片寫入指定數(shù)據(jù)

    if (key == KEY0_PRES)

    {

      printf("開始寫入24C02...n");

      AT24CXX_Write(0,(uint8_t *)TEXT_Buffer,SIZE);

      printf("傳輸完成nn");

    }

    // 如果WKUP按鍵按下，則從24C02芯片讀出數(shù)據(jù), 并打印在串口

    if (key == WKUP_PRES)

    {

      printf("開始讀24C02......n");

      AT24CXX_Read(0,datatemp,SIZE);

      printf("讀取到的數(shù)據(jù)為 : %s", datatemp);

    }

    // 下面的是進(jìn)行一定的延時(shí), 保證上面掃描安全運(yùn)行, 同事

// 以LED閃爍提示系統(tǒng)正在運(yùn)行

    i++;

    HAL_Delay(10);

    if (i == 20)

    {

      HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin);

      i = 0;

    }

  }

  /* USER CODE END 3 */

實(shí)際效果

串口助手打印出的結(jié)果: