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
3.16.1 IIC简介
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。
4）TFTLCD液晶模块。
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)
{
RCC->APB2ENR|=1<<4;//先使能外设IO PORTC时钟
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;
}
}
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);
IIC_SCL=0;
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
//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
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++)
{
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
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
//Mini
STM32开发板使用的是24C02，所以定义EE_TYPE为AT24C02
#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");
while(AT24CXX_Check())//检测不到24C02
{
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。
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：
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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发表于 2010-12-14 23:19:39
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