《M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版》第四十章 IIC实验

正点原子运营

第四十章 IIC实验

1）实验平台：正点原子 M144Z-M3 STM32F103最小系统板

2) 章节摘自【正点原子】M144Z-M3最小系统板使用指南——STM32F103版

3）购买链接:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=609293737870

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boar ... _mini_sysboard.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正点原子STM32技术交流QQ群:725095144

本章将介绍使用STM32F103驱动板载的EEPROM进行读写操作。通过本章的学习，读者将学习到使用GPIO模拟IIC时序以及EEPROM的驱动。

本章分为如下几个小节：

40.1 硬件设计

40.2 程序设计

40.3 下载验证

40.1 硬件设计

40.1.1 例程功能

1. 按下WKUP按键可往24C02写入“STM32 IIC TEST”

2. 按下KEY0按键可从24C02读取到“STM32 IIC TEST”，并显示至LCD

3. LED0闪烁，提示程序正在运行

40.1.2 硬件资源

1. LED

       LED0 - PB5

2. 正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块

3. 按键

       WKUP - PA0

       KEY0 - PE4

4. 24C02

       IIC_SCL - PB10

       IIC_SDA - PB11

40.1.3 原理图

本章实验使用了板载的24C02芯片，该芯片是一个EEPROM，MCU是通过两个GPIO与该EEPROM进行连接与通信的，该EEPROM与MCU的连接原理图，如下图所示：                        

图40.1.3.1 EEPROM与MCU的连接原理图

40.2 程序设计

40.2.1 HAL库的GPIO驱动

本章实验通过控制与EEPROM连接的GPIO模拟IIC时序，实现EEPROM的读写操作，对于GPIO，主要涉及GPIO的配置和读写操作，需要一下几个步骤：

①：配置GPIO引脚为通用输出模式、开漏输出和禁止上拉/下拉

②：在与EEPROM通信时，根据需求控制指定GPIO引脚输出指定电平

③：在与EEPROM通信时，根据需求读取指定GPIO引脚上的输入电平

在HAL库中对应的驱动函数如下：

①：配置GPIO引脚

请见第10.2.1小节中配置GPIO引脚的相关内容。

②：设置GPIO引脚输出电平

请见第10.2.1小节中设置GPIO引脚输出电平的相关内容。

③：读取GPIO引脚输入电平

请见第11.2.1小节中读取GPIO引脚输入电平的相关内容。

40.2.2 IIC驱动

本章实验使用的IIC的软件模拟的IIC，即控制GPIO模拟IIC的时序与外部器件进行通信。IIC驱动主要负责向EEPROM驱动提供IIC操作的各种函数，例如：IIC起始信号、IIC停止信号等。本章实验中，IIC的驱动代码包括myiic.c和myiic.h两个文件。

IIC驱动中，对GPIO相关的宏定义，如下所示：

1. #define IIC_SCL_GPIO_PORT  GPIOB
   
2. #define IIC_SCL_GPIO_PIN   GPIO_PIN_10
   
3. #define IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE()      \
   
4.     do {                                \
   
5.          __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();  \
   
6.     }while (0)
   
7. #define IIC_SDA_GPIO_PORT  GPIOB
   
8. #define IIC_SDA_GPIO_PIN   GPIO_PIN_11
   
9. #define IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE()      \
   
10.     do {                                \
    
11.          __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();  \
    
12.     }while (0)
    
13. #define IIC_SCL(x)                                                             \
    
14.     do {(x) ?                                                                  \
    
15.          HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT,IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET): \
    
16.          HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT,IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
    
17.     }while (0)
    
18. #define IIC_SDA(x)                                                             \
    
19.     do {(x) ?                                                                  \
    
20.          HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT,IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET): \
    
21.          HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT,IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
    
22.     }while (0)
    
23. #define IIC_SDA_READ (                                                         \
    
24.    (HAL_GPIO_ReadPin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN) ==GPIO_PIN_RESET) ? \
    
25.     0 :                                                                         \
    
26.     1)

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IIC驱动中，IIC的初始化函数，如下所示：

1. /**
   
2. *@brie    f初始化IIC
   
3. *@param   无
   
4. *@retval  无
   
5. */
   
6. void iic_init(void)
   
7. {
   
8.    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
   
9.    
   
10.     /* 时钟使能 */
    
11.    IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE();
    
12.    IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE();
    
13.    
    
14.     /* 配置SCL引脚 */
    
15.    gpio_init_struct.Pin = IIC_SCL_GPIO_PIN;
    
16.    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
    
17.    gpio_init_struct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
18.    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
19.    HAL_GPIO_Init(IIC_SCL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    
20.    
    
21.     /* 配置SDA引脚 */
    
22.    gpio_init_struct.Pin = IIC_SDA_GPIO_PIN;
    
23.    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
    
24.    gpio_init_struct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
25.    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
26.    HAL_GPIO_Init(IIC_SDA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
    
27.    
    
28.    iic_stop();
    
29. }

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可以看到，IIC的初始化实际上就是配置IIC时钟与数据信号对应的GPIO引脚。

IIC驱动中对IIC的各种操作，例如产生IIC起始信号、产生IIC停止信号等，请读者结合IIC的时序规定查看本实验的配套实验源码。

40.2.3 EEPROM驱动

本章实验的EEPROM驱动主要负责向应用层提供EEPROM的初始化和读写数据等操作函数。本章实验中，EEPROM的驱动代码包括24cxx.c和24cxx.h两个文件。

EEPROM驱动中，EEPROM的初始化函数，如下所示：

1. /**
   
2. *@brief   初始化AT24CXX
   
3. *@param   无
   
4. *@retval  无
   
5. */
   
6. void at24cxx_init(void)
   
7. {
   
8.    iic_init();
   
9. }

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可以看到，该函数实际上就是初始化了与EEPROM通讯的IIC。

EEPROM驱动中的其他对EEPROM的操作函数，例如：EEPROM的读写函数，请读者结合24C02 EEPROM芯片的数据手册查看本实验的配套实验源码。

40.2.4 实验应用代码

本章实验的应用代码，如下所示：

1. static const uint8_t g_text_buf[] = {"STM32 IICTEST"};
   
2. #define TEXT_SIZE sizeof(g_text_buf)
   
3. int main(void)
   
4. {
   
5.     uint8_t t = 0;
   
6.     uint8_t key;
   
7.     uint8_t data[TEXT_SIZE];
   
8.    
   
9.    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
   
10.    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 配置时钟，72MHz */
    
11.    delay_init(72);                     /* 初始化延时 */
    
12.    usart_init(115200);                 /* 初始化串口 */
    
13.    led_init();                         /* 初始化LED */
    
14.    key_init();                         /* 初始化按键 */
    
15.    lcd_init();                         /* 初始化LCD */
    
16.    at24cxx_init();                     /* 初始化AT24CXX */
    
17.    
    
18.    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    
19.    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "IICTEST", RED);
    
20.    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    
21.    
    
22.    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "WK_UP:WriteKEY0:Read", RED);
    
23.    
    
24.     /* 检测AT24CXX是否正常 */
    
25.     while (at24cxx_check() != 0)
    
26.     {
    
27.          lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "24C02 CheckFailed!", RED);
    
28.          delay_ms(500);
    
29.          lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "PleaseCheck!      ", RED);
    
30.          delay_ms(500);
    
31.          LED0_TOGGLE();
    
32.     }
    
33.    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "24C02Ready!       ", RED);
    
34.    
    
35.     while (1)
    
36.     {
    
37.          key = key_scan(0);
    
38.          if (key == WKUP_PRES)
    
39.          {
    
40.              /* 往AT24CXX写入数据 */
    
41.              lcd_fill(0, 150, 239, 319, WHITE);
    
42.              lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Start Write24C02....", BLUE);
    
43.              at24cxx_write(0, (uint8_t *)g_text_buf, TEXT_SIZE);
    
44.              lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "24C02 WriteFinished!", BLUE);
    
45.          }
    
46.          else if (key == KEY0_PRES)
    
47.          {
    
48.              /* 从AT24CXX读取数据 */
    
49.              lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Start Read 24C02....", BLUE);
    
50.              at24cxx_read(0, data, TEXT_SIZE);
    
51.              lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "The DataReaded Is:  ", BLUE);
    
52.              lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, (char *)data, BLUE);
    
53.          }
    
54.          
    
55.          if (++t == 20)
    
56.          {
    
57.              t = 0;
    
58.              LED0_TOGGLE();
    
59.          }
    
60.          
    
61.          delay_ms(10);
    
62.     }
    
63. }

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从本章实验的应用代码中可以看到，在初始化完EEPROM后，会检测与EEPROM的连接是否正常，若与EEPROM的连接正常，则会不断地等待按键输入，若检测到WKUP按键被按下，则会往EEPROM的指定地址中写入指定的数据，若检测到KEY_0按键被按下，则会从EEPROM的指定地址中读取数据，并在LCD上进行显示。

40.3 下载验证

在完成编译和烧录操作后，若MCU与EEPROM的连接无误，则可以在LCD上看到“24C02 Ready!”的提示信息，此时可以按下WKUP按键往EEPROM的指定地址写入指定数据，然后再按下KEY_0按键从EEPROM的指定地址将写入的数据读回来在LCD上进行显示，此时便可以看到在LCD上显示了“STM32 IIC TEST”的提示信息，该提示信息就是从EEPROM中读回的数据。