STM32F103 实例应用（10）——I2C读写24C32
一、应用简介
本文介绍24C32的读写，基于野火的软件I2C程序。
board_i2c.h
/**===========================================================================@file board_i2c.h@brief 本文件是用于I2C驱动@author 青梅煮久@version r0.1@date 2021/01/13
----------------------------------------------------------------------------Remark: (备注描述)
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-------------|-----------|----------------|---------------------------------2021/01/13 | r0.1 | 青梅煮久 | 创建
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#ifndef _BOARD_I2C_H
#define _BOARD_I2C_H/********************************************************************** INCLUDES*/
#include board_i2c.c
/**===========================================================================@file board_i2c.c@brief 本文件是用于I2C驱动@author 青梅煮久@version r0.1@date 2021/01/13
----------------------------------------------------------------------------Remark: (备注描述)应用说明：在访问I2C设备前，请先调用 i2c_CheckDevice() 检测I2C设备是否正常，该函数会配置GPIO
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-------------|-----------|----------------|---------------------------------2021/01/13 | r0.1 | 青梅煮久 | 创建
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============================================================================*/ /********************************************************************** INCLUDES*/
#include "board_i2c.h"
#include "stm32f10x.h"static void i2c_CfgGpio(void);
static void i2c_Delay(void);/********************************************************************** PUBLIC FUNCTIONS*/
/**@brief CPU发起I2C总线启动信号@param 无@return 无
*/
void i2c_Start(void)
{/* 当SCL高电平时，SDA出现一个下跳沿表示I2C总线启动信号 */EEPROM_I2C_SDA_1();EEPROM_I2C_SCL_1();i2c_Delay();EEPROM_I2C_SDA_0();i2c_Delay();EEPROM_I2C_SCL_0();i2c_Delay();
}/**@brief CPU发起I2C总线停止信号@param 无@return 无
*/
void i2c_Stop(void)
{/* 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号 */EEPROM_I2C_SDA_0();EEPROM_I2C_SCL_1();i2c_Delay();EEPROM_I2C_SDA_1();
}/**@brief CPU向I2C总线设备发送8bit数据@param ucByte -[in] 等待发送的字节@return 无
*/
void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte)
{uint8_t i;/* 先发送字节的高位bit7 */for (i = 0; i < 8; i++){ if (_ucByte & 0x80){EEPROM_I2C_SDA_1();}else{EEPROM_I2C_SDA_0();}i2c_Delay();EEPROM_I2C_SCL_1();i2c_Delay(); EEPROM_I2C_SCL_0();if (i == 7){EEPROM_I2C_SDA_1(); // 释放总线}_ucByte <<= 1; /* 左移一个bit */i2c_Delay();}
}/**@brief CPU从I2C总线设备读取8bit数据@param 无@return 读到的数据
*/
uint8_t i2c_ReadByte(void)
{uint8_t i;uint8_t value;/* 读到第1个bit为数据的bit7 */value = 0;for (i = 0; i < 8; i++){value <<= 1;EEPROM_I2C_SCL_1();i2c_Delay();if (EEPROM_I2C_SDA_READ()){value++;}EEPROM_I2C_SCL_0();i2c_Delay();}return value;
}/**@brief CPU产生一个时钟，并读取器件的ACK应答信号@param 无@return 返回0表示正确应答，1表示无器件响应
*/
uint8_t i2c_WaitAck(void)
{uint8_t re;EEPROM_I2C_SDA_1(); /* CPU释放SDA总线 */i2c_Delay();EEPROM_I2C_SCL_1(); /* CPU驱动SCL = 1, 此时器件会返回ACK应答 */i2c_Delay();if (EEPROM_I2C_SDA_READ()) /* CPU读取SDA口线状态 */{re = 1;}else{re = 0;}EEPROM_I2C_SCL_0();i2c_Delay();return re;
}/**@brief CPU产生一个ACK信号@param 无@return 无
*/
void i2c_Ack(void)
{EEPROM_I2C_SDA_0(); /* CPU驱动SDA = 0 */i2c_Delay();EEPROM_I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */i2c_Delay();EEPROM_I2C_SCL_0();i2c_Delay();EEPROM_I2C_SDA_1(); /* CPU释放SDA总线 */i2c_Delay();
}/**@brief CPU产生1个NACK信号@param 无@return 无
*/
void i2c_NAck(void)
{EEPROM_I2C_SDA_1(); /* CPU驱动SDA = 1 */i2c_Delay();EEPROM_I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */i2c_Delay();EEPROM_I2C_SCL_0();i2c_Delay();
}/**@brief 检测I2C总线设备，CPU向发送设备地址，然后读取设备应答来判断该设备是否存在@param _Address -[in] 设备的I2C总线地址@return 0 表示正确， 返回1表示未探测到
*/
uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address)
{uint8_t ucAck;i2c_CfgGpio(); /* 配置GPIO */i2c_Start(); /* 发送启动信号 *//* 发送设备地址+读写控制bit（0 = w， 1 = r) bit7 先传 */i2c_SendByte(_Address | EEPROM_I2C_WR);ucAck = i2c_WaitAck(); /* 检测设备的ACK应答 */i2c_Stop(); /* 发送停止信号 */return ucAck;
}/**@brief 检测I2C总线设备，CPU向发送设备地址，然后读取设备应答来判断该设备是否存在@param _Address -[in] 设备的I2C总线地址@return 0 表示正确， 返回1表示未探测到
*/
void Check(uint8_t _Address)
{i2c_CfgGpio(); /* 配置GPIO */}
/********************************************************************** LOCAL FUNCTIONS*/
/**@brief 配置I2C总线的GPIO，采用模拟IO的方式实现@param 无@return 无
*/
static void i2c_CfgGpio(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(EEPROM_RCC_I2C_PORT, ENABLE); /* 打开GPIO时钟 */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EEPROM_I2C_SCL_PIN | EEPROM_I2C_SDA_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; /* 开漏输出 */GPIO_Init(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, &GPIO_InitStructure);/* 给一个停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式 */i2c_Stop();
}/**@brief I2C总线位延迟，最快400KHz@param 无@return 无
*/
static void i2c_Delay(void)
{uint8_t i;/* 下面的时间是通过逻辑分析仪测试得到的。工作条件：CPU主频72MHz ，MDK编译环境，1级优化循环次数为10时，SCL频率 = 205KHz 循环次数为7时，SCL频率 = 347KHz， SCL高电平时间1.5us，SCL低电平时间2.87us 循环次数为5时，SCL频率 = 421KHz， SCL高电平时间1.25us，SCL低电平时间2.375us */for (i = 0; i < 100; i++);
}board_eeprom.h
/**===========================================================================@file board_eeprom.h@brief 本文件是用于EEPROM(AT24C02)驱动@author 青梅煮久@version r0.1@date 2021/01/14
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#ifndef __I2C_EE_H
#define __I2C_EE_H/********************************************************************** INCLUDES*/
#include "stm32f10x.h"/********************************************************************** DEFINITIONS*/
/* * AT24C02 2kb = 2048bit = 2048/8 B = 256 B* 32 pages of 8 bytes each** Device Address* 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W* 1 0 1 0 0 0 0 0 = 0XA0* 1 0 1 0 0 0 0 1 = 0XA1 *//* AT24C01/02每页有8个字节 * AT24C04/08A/16A每页有16个字节 */#define EEPROM_DEV_ADDR 0xA0 /* 24xx02的设备地址 */
#define EEPROM_PAGE_SIZE 8 /* 24xx02的页面大小 */
#define EEPROM_SIZE 4095 /* 24xx02总容量 *//********************************************************************** API FUNCTIONS*/
uint8_t ee_CheckOk(void);
uint8_t ee_ReadBytes(uint8_t *_pReadBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize);
uint8_t ee_WriteBytes(uint8_t *_pWriteBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize);
void ee_Erase(void);
uint8_t ee_Test(void);#endif /* __I2C_EE_H */board_eeprom.c
/**===========================================================================@file board_eeprom.c@brief 本文件是用于EEPROM(AT24C02)驱动@author 青梅煮久@version r0.1@date 2021/01/14
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============================================================================*/ /********************************************************************** INCLUDES*/
#include "main.h"
#include "board_eeprom.h"
#include "board_i2c.h"/********************************************************************** PUBLIC FUNCTIONS*/
/**@brief 判断串行EERPOM是否正常@param 无@return 1 表示正常， 0 表示不正常
*/
uint8_t ee_CheckOk(void)
{if (i2c_CheckDevice(EEPROM_DEV_ADDR) == 0){return 1;}else{/* 失败后，切记发送I2C总线停止信号 */i2c_Stop(); return 0;}
}/**@brief 从串行EEPROM指定地址处开始读取若干数据@param _pReadBuf -[in] 存放读到的数据的缓冲区指针@param _usAddress -[in] 起始地址@param _usSize -[in] 数据长度，单位为字节@return 0 表示失败，1表示成功
*/
uint8_t ee_ReadBytes(uint8_t *_pReadBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize)
{uint16_t i;/* 采用串行EEPROM随即读取指令序列，连续读取若干字节 *//* 第1步：发起I2C总线启动信号 */i2c_Start();/* 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_I2C_WR); /* 此处是写指令 *//* 第3步：等待ACK */if (i2c_WaitAck() != 0){goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */}/* 第4步：发送字节地址，24C02只有256字节，因此1个字节就够了，如果是24C04以上，那么此处需要连发多个地址 */i2c_SendByte((uint8_t)_usAddress >> 8);if (i2c_WaitAck() != 0){goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */}i2c_SendByte((uint8_t)_usAddress);/* 第5步：等待ACK */if (i2c_WaitAck() != 0){goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */}/* 第6步：重新启动I2C总线。前面的代码的目的向EEPROM传送地址，下面开始读取数据 */i2c_Start();/* 第7步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_I2C_RD); /* 此处是读指令 *//* 第8步：发送ACK */if (i2c_WaitAck() != 0){goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */} /* 第9步：循环读取数据 */for (i = 0; i < _usSize; i++){_pReadBuf[i] = i2c_ReadByte(); /* 读1个字节 *//* 每读完1个字节后，需要发送Ack， 最后一个字节不需要Ack，发Nack */if (i != _usSize - 1){i2c_Ack(); /* 中间字节读完后，CPU产生ACK信号(驱动SDA = 0) */}else{i2c_NAck(); /* 最后1个字节读完后，CPU产生NACK信号(驱动SDA = 1) */}}/* 发送I2C总线停止信号 */i2c_Stop();return 1; /* 执行成功 */cmd_fail: /* 命令执行失败后，切记发送停止信号，避免影响I2C总线上其他设备 *//* 发送I2C总线停止信号 */i2c_Stop();return 0;
}/**@brief 向串行EEPROM指定地址写入若干数据，采用页写操作提高写入效率@param _pWriteBuf -[in] 存放写数据的缓冲区指针@param _usAddress -[in] 起始地址@param _usSize -[in] 数据长度，单位为字节@return 0 表示失败，1表示成功
*/
uint8_t ee_WriteBytes(uint8_t *_pWriteBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize)
{uint16_t i,m;uint16_t usAddr;/* 写串行EEPROM不像读操作可以连续读取很多字节，每次写操作只能在同一个page。对于24xx02，page size = 8简单的处理方法为：按字节写操作模式，没写1个字节，都发送地址为了提高连续写的效率: 本函数采用page wirte操作。*/usAddr = _usAddress; for (i = 0; i < _usSize; i++){/* 当发送第1个字节或是页面首地址时，需要重新发起启动信号和地址 */if ((i == 0) || (usAddr & (EEPROM_PAGE_SIZE - 1)) == 0)//if ((i == 0) == 0){/* 第０步：发停止信号，启动内部写操作 */i2c_Stop();/* 通过检查器件应答的方式，判断内部写操作是否完成, 一般小于 10ms CLK频率为200KHz时，查询次数为30次左右*/for (m = 0; m < 1000; m++){ /* 第1步：发起I2C总线启动信号 */i2c_Start();/* 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_I2C_WR); /* 此处是写指令 *//* 第3步：发送一个时钟，判断器件是否正确应答 */if (i2c_WaitAck() == 0){break;}}if (m == 1000){goto cmd_fail; /* EEPROM器件写超时 */}/* 第4步：发送字节地址，24C02只有256字节，因此1个字节就够了，如果是24C04以上，那么此处需要连发多个地址 */i2c_SendByte((uint8_t)usAddr >> 8);if (i2c_WaitAck() != 0){goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */}i2c_SendByte((uint8_t)usAddr);/* 第5步：等待ACK */if (i2c_WaitAck() != 0){goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */}}/* 第6步：开始写入数据 */i2c_SendByte(_pWriteBuf[i]);/* 第7步：发送ACK */if (i2c_WaitAck() != 0){goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */}usAddr++; /* 地址增1 */ }/* 命令执行成功，发送I2C总线停止信号 */i2c_Stop();return 1;cmd_fail: /* 命令执行失败后，切记发送停止信号，避免影响I2C总线上其他设备 *//* 发送I2C总线停止信号 */i2c_Stop();return 0;
}/**@brief 擦除EEPROM@param 无@return 无
*/
void ee_Erase(void)
{uint16_t i;uint8_t buf[255];/* 填充缓冲区 */for (i = 0; i < 255; i++){buf[i] = 0x00;}/* 写EEPROM, 起始地址 = 0，数据长度为 256 */if (ee_WriteBytes(buf, 0, 255) == 0){printf("擦除eeprom出错！\r\n");return;}else{printf("擦除eeprom成功！\r\n");}
}/********************************************************************** LOCAL FUNCTIONS*/
/**@brief 延时函数@param 无@return 无
*/
static void ee_Delay(__IO uint32_t nCount)
{for(; nCount != 0; nCount--);
}/**@brief eeprom AT24C02 读写测试@param 无@return 正常返回1，异常返回0
*/
uint8_t ee_Test(void)
{uint16_t i;uint8_t write_buf[255];uint8_t read_buf[255];/*-----------------------------------------------------------------------------------*/ if (ee_CheckOk() == 0){/* 没有检测到EEPROM */printf("没有检测到串行EEPROM!\r\n");return 0;}
/*------------------------------------------------------------------------------------*/ /* 填充测试缓冲区 */for (i = 0; i < 255; i++){ write_buf[i] = i;}
/*------------------------------------------------------------------------------------*/ if (ee_WriteBytes(write_buf, 0, 255) == 0){printf("写eeprom出错！\r\n");return 0;}else{ printf("写eeprom成功！\r\n");}/*写完之后需要适当的延时再去读，不然会出错*/ee_Delay(0x0FFFFF);
/*-----------------------------------------------------------------------------------*/if (ee_ReadBytes(read_buf, 0, 255) == 0){printf("读eeprom出错！\r\n");return 0;}else{ printf("读eeprom成功，数据如下：\r\n");}
/*-----------------------------------------------------------------------------------*/ for (i = 0; i < 255; i++){if(read_buf[i] != write_buf[i]){printf("0x%02X ", read_buf[i]);printf("错误:EEPROM读出与写入的数据不一致");return 0;}printf(" %02X", read_buf[i]);if ((i & 15) == 15){printf("\r\n"); } }printf("eeprom读写测试成功\r\n");return 1;
}
/*********************************************END OF FILE**********************/main.c
int main()
{ee_Test();return 0;
}
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