• 【蓝桥杯物联网赛项学习日志】Day3 关于IIC

    经过昨天的学习，已经了解和初步学会配置CubeMax进行初始化配置。今天就开始下一章节的学习，关于IIC。

    关键词：I2C OLED SSD1306

    理论基础

    串行通信接口通讯方式分，可以分为两种，分别是同步和异步。按照数据的传输方向又可分为单工、半双工和全双工通信。
    同步：通讯双方靠一根时钟线约定通讯速率
    异步：通讯双方可以使用各自的通讯时钟，约定通讯速率进行通信
    单工：单方向通信，只能收数据或者只能发数据
    半双工：可以分时发收数据
    全双工：可以同时发收数据，单独时钟线


    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。
    传输类型：同步、半双工，带数据应答
    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。

     GPIO引脚配置

    查询文档可知OLED显示屏使用的是PA8,PB4,PB5 三个引脚

     在STM32L071上有两个硬件I2C接口，记作I2C1 I2C3，全都支持I2C标准模式和I2C快速模式。

     在CubeMax中配置iic3

    1.单击I2C3
    2.选择I2C
    3.配置引脚模式，单击GPIO Settings（默认配置也可以）

    PA8:    I2C3_SCL,复用开漏模式，上拉，超高速
    PB4:    I2C3_SDA,复用开漏模式，上拉，超高速

    4. 注意配置初始化PB5引脚，这是OLED的电源控制引脚。

    配置完成后生成初始化程序(时钟配置，生成代码请参考上一篇笔记)

    I2C库函数

    初始化函数：

    HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Init(I2C_HandleTypeDef *hi2c);

    hi2c:  指的是I2C句柄； 初始化I2C的名称，定时值，自身地址1，地址模式（7位）或（10位）结构体参数。

    主设备发送：

    I2C数据传输此处采用的是阻塞式数据传输。阻塞式数据传输使用方便，且I2C接口传输速率不高，一般传输数据量也不大，阻塞式传输是常用的数据传输模式。

    HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

    DevAddress：器件地址
    pData：发送的数据指针
    Size：发送的数据数量
    Timeout：超时(ms)

    主设备接收函数：

    HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData,uint16_t Size, uint32_t Timeout);

    OLED软件设计与实现：

    物联网竞赛平台使用的是128*32 OLED显示屏，I2C接口，控制器是SSD1306。
    竞赛会给OLED驱动程序的的资源包，在此基础上进行修改完成OLED软件设计部分。

    底层函数

    1.在i2c.h中添加以下函数声明

    1. /* USER CODE BEGIN Prototypes */
    2. void OLED_Write(uint8_t ucType,uint8_t ucData);
    3. /* USER CODE END Prototypes */

    2.在i2c.c中MX_I2C3_Init()后面部分添加延时

    1.   /* USER CODE BEGIN I2C3_Init 2 */
    2.   HAL_Delay(100);					/* 等待OLED电源稳定 */
    3.   /* USER CODE END I2C3_Init 2 */

    3.在i2c.c中添OLED_Write();用来写入OLED数据

    1. /* USER CODE BEGIN 1 */
    2. void OLED_Write(uint8_t ucType,uint8_t ucData)
    3. {
    4. 	uint8_t pData[2];
    5. 	
    6. 	pData[0] = ucType;
    7. 	pData[1] = ucData;
    8. 	HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c3,0x78,pData,2,10);
    9. }
    10.  
    11. /* USER CODE END 1 */

    高层函数

    添加头文件 oled.h

    1. #ifndef __OLED_H
    2. #define __OLED_H
    3.  
    4. #include "main.h"
    5. #include "i2c.h"
    6.  
    7.  
    8. #define Max_Column 128
    9. #define Max_Row 32
    10.  
    11. typedef enum
    12. {
    13. 		TYPE_COMMAND = 0,
    14. 		TYPE_DATA = 0x40
    15. }OLED_TYPE;
    16.  
    17.  
    18. void OLED_Init(void);	
    19. void OLED_Clear(void);
    20. void OLED_ShowChar(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t chr,uint8_t size);
    21. void OLED_ShowString(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t *chr,uint8_t size);
    22. #endif

    添加.C文件

    1. #include "stm32l0xx.h"                  // Device header
    2. #include "oled.h"
    3. #include "font.h"
    4. #include "i2c.h"
    5. /**
    6.   * @brief  OLED设置位置
    7.   * @param  x横坐标，y纵坐标
    8.   * @retval 无
    9.   */
    10. void OLED_SetPos(uint8_t x,uint8_t y)
    11. {
    12. 	OLED_Write(TYPE_COMMAND,x & 0x0f);
    13. 	OLED_Write(TYPE_COMMAND,0x10 +((x &0xf0) >> 4));
    14. 	OLED_Write(TYPE_COMMAND,0xb0 + y);
    15. }
    16. /* 清除屏幕 */
    17. void OLED_Clear(void)
    18. {
    19.   uint8_t i, j;
    20.  
    21.   for(i = 0; i < 4; i++)
    22.   {
    23.     OLED_SetPos(0, i);
    24.     for(j = 0; j < 128; j++)
    25.       OLED_Write(TYPE_DATA, 0);
    26.   }
    27. }
    28. /**
    29.   * @brief OLED屏幕初始化。
    30.   * @param None
    31.   * @retval None
    32.   */
    33. void OLED_Init(void)
    34. {
    35.   OLED_Write(TYPE_COMMAND, 0xA1);	/* 段重映射, b0:0,0->0(复位值);1,0->127 */
    36.  
    37.   OLED_Write(TYPE_COMMAND, 0xA8);	/* 复用比 */
    38. 	OLED_Write(TYPE_COMMAND, 0x1F);	/* 0F~3F,16MUX~64MUX(复位值) */
    39.  
    40.   OLED_Write(TYPE_COMMAND, 0xC8);	/* COM扫描方向, b3:0,正常模式(复位值);b3:1,反转模式 */
    41.  
    42.   OLED_Write(TYPE_COMMAND, 0xDA);	/* COM引脚配置 */
    43.   OLED_Write(TYPE_COMMAND, 0x00);	/* D4:0,顺序;1,交替(复位值) */
    44.  
    45. 	OLED_Write(TYPE_COMMAND, 0x8D);	/* 充电泵 */
    46.   OLED_Write(TYPE_COMMAND, 0x14);	/* D2:0,禁止(复位值);1,允许 */
    47.  
    48.   OLED_Clear();										/* 清除屏幕 */
    49.   OLED_Write(TYPE_COMMAND, 0xAF);	/* 开启显示 */
    50. }
    51.  
    52. /**
    53.   * @brief OLED屏幕显示一个字符。
    54.   * @param x 横向选择位置；
    55. 					 y 纵向选择位置；
    56. 					 chr 需要显示的字符；
    57. 					 size 需要显示的字符大小；
    58. 					 @arg 16,选择8*16点阵大小字符。其他均选择6*8点阵字符
    59.   * @retval None
    60.   */
    61. void OLED_ShowChar(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t chr, uint8_t size)
    62. {
    63.     uint8_t  c, i;
    64.  
    65.   	c = chr - ' ';
    66.     if(x > Max_Column - 1)
    67.     {
    68.         x = 0;
    69.         y = y + 2;
    70.     }
    71.     if(size == 16)
    72.     {
    73.         OLED_SetPos(x, y);
    74.         for(i = 0; i < 8; i++)
    75.             OLED_Write(TYPE_DATA, g_F8X16[c * 16 + i]);
    76.         OLED_SetPos(x, y + 1);
    77.         for(i = 0; i < 8; i++)
    78.             OLED_Write(TYPE_DATA, g_F8X16[c * 16 + i + 8]);
    79.     }
    80.     else
    81.     {
    82.         OLED_SetPos(x, y);
    83.         for(i = 0; i < 6; i++)
    84.         {
    85.             OLED_Write(TYPE_DATA, g_F6x8[c][i]);
    86.         }
    87.     }
    88. }
    89.  
    90. /**
    91.   * @brief OLED屏幕显示一个字符串。
    92.   * @param x 横向选择位置；0
    93. 					 y 纵向选择位置；
    94. 					 chr 需要显示的字符串；
    95. 					 size 需要显示的字符大小；
    97.   * @retval None
    98.   */
    99. void OLED_ShowString(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t *chr, uint8_t size)
    100. {
    101.     uint8_t j = 0;
    102. 	
    103.     while(chr[j] != '\0')
    104.     {
    105.         OLED_ShowChar(x, y, chr[j], size);
    106.         x += 8;
    107.         if(x > 120)
    108.         {
    109.             x = 0;
    110.             y += 2;
    111.         }
    112. 				j++;
    113.     }
    114. }

    主函数

    1. int main(void)
    2. {
    3.   /* USER CODE BEGIN 1 */
    4.  
    5.   /* USER CODE END 1 */
    6.  
    7.   /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    8.  
    9.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    10.   HAL_Init();
    11.  
    12.   /* USER CODE BEGIN Init */
    13.  
    14.   /* USER CODE END Init */
    15.  
    16.   /* Configure the system clock */
    17.   SystemClock_Config();
    18.  
    19.   /* USER CODE BEGIN SysInit */
    20.  
    21.   /* USER CODE END SysInit */
    22.  
    23.   /* Initialize all configured peripherals */
    24.   MX_GPIO_Init();
    25.   MX_I2C3_Init();
    26.   MX_USART2_UART_Init();
    27.   /* USER CODE BEGIN 2 */
    28. 	OLED_Init();
    29. 	sprintf((char*)ucBufs, "HELLO!");
    30. 	OLED_ShowString(0,0,ucBufs,16);
    31.   /* USER CODE END 2 */
    32.  
    33.   /* Infinite loop */
    34.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
    35.   while (1)
    36.   {
    37. 		
    38. 		HAL_Delay(500);
    39. 		HAL_GPIO_TogglePin(LD5);
    40.     /* USER CODE END WHILE */
    41.  
    42.     /* USER CODE BEGIN 3 */
    43.   }
    44.   /* USER CODE END 3 */
    45. }

    实验现象

     写一个简单的时钟

    在主函数中添加三个时间变量

    uint8_t ucSec,ucMin,ucHour;                 	/* 秒计时 分计时 小时 */

    在系统定时器，void SysTick_Handler(void)中添加如下代码

    1. void SysTick_Handler(void)
    2. {
    3.   /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */
    4.  
    5.   /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
    6.   HAL_IncTick();
    7.   /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */
    8.   usDly++;
    9.   if(++usTms == 1000)     			/* 1s到 */
    10.   {
    11.     usTms = 0;
    12.     ucSec++;                 		/* 秒加1 */
    13.   }
    14. 	if(ucSec == 60)
    15. 	{
    16. 		ucSec = 0;
    17. 		ucMin++;
    18. 	}
    19. 	if(ucMin == 60)
    20. 	{
    21. 		ucMin = 0;
    22. 		ucHour ++;
    23.         if(ucHour==24)
    24.             ucHour=0;
    25. 	}
    26. 	
    27.   /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
    28. }

    在主函数中添加以下代码

    1. int main(void)
    2. {
    3.   /* USER CODE BEGIN 1 */
    4.  
    5.   /* USER CODE END 1 */
    6.  
    7.   /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    8.  
    9.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    10.   HAL_Init();
    11.  
    12.   /* USER CODE BEGIN Init */
    13.  
    14.   /* USER CODE END Init */
    15.  
    16.   /* Configure the system clock */
    17.   SystemClock_Config();
    18.  
    19.   /* USER CODE BEGIN SysInit */
    20.  
    21.   /* USER CODE END SysInit */
    22.  
    23.   /* Initialize all configured peripherals */
    24.   MX_GPIO_Init();
    25.   MX_I2C3_Init();
    26.   MX_USART2_UART_Init();
    27.   /* USER CODE BEGIN 2 */
    28.     OLED_Init();
    29.  
    30.   /* USER CODE END 2 */
    31.  
    32.   /* Infinite loop */
    33.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
    34.   while (1)
    35.   {
    36. 		
    37. 		HAL_Delay(500);
    38. 		HAL_GPIO_TogglePin(LD5);
    39. 	    sprintf((char*)ucBuf, "TIME: %02u:%02u:%02u", ucHour, ucMin, ucSec);
    40.         OLED_ShowString(0, 0, ucBuf, 16);
    41.     /* USER CODE END WHILE */
    42.  
    43.     /* USER CODE BEGIN 3 */
    44.   }
    45.   /* USER CODE END 3 */
    46. }

    实验现象

    OLED显示时间，LD5闪烁

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