stm32——hal库学习笔记(IIC)

一、IIC总线协议介绍（掌握）

二、AT24C02介绍（了解）

三、AT24C02读写时序（掌握）

四、AT24C02驱动步骤（掌握）

五、编程实战（掌握）

myiic.c

#include "./BSP/IIC/myiic.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"

/**
 * @brief       初始化IIC
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void iic_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;

    IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE();  /* SCL引脚时钟使能 */
    IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE();  /* SDA引脚时钟使能 */

    gpio_init_struct.Pin = IIC_SCL_GPIO_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;        /* 推挽输出 */
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;                /* 上拉 */
    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;      /* 高速 */
    HAL_GPIO_Init(IIC_SCL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);/* SCL */

    gpio_init_struct.Pin = IIC_SDA_GPIO_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;        /* 开漏输出 */
    HAL_GPIO_Init(IIC_SDA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);/* SDA */
    /* SDA引脚模式设置,开漏输出,上拉, 这样就不用再设置IO方向了, 开漏输出的时候(=1), 也可以读取外部信号的高低电平 */

    iic_stop();     /* 停止总线上所有设备 */
}

/**
 * @brief       IIC延时函数,用于控制IIC读写速度
 * @param       无
 * @retval      无
 */
static void iic_delay(void)
{
    delay_us(2);    /* 2us的延时, 读写速度在250Khz以内 */
}

/**
 * @brief       产生IIC起始信号
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void iic_start(void)
{
    IIC_SDA(1);
    IIC_SCL(1);
    iic_delay();
    IIC_SDA(0);     /* START信号: 当SCL为高时, SDA从高变成低, 表示起始信号 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(0);     /* 钳住I2C总线，准备发送或接收数据 */
    iic_delay();
}

/**
 * @brief       产生IIC停止信号
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void iic_stop(void)
{
    IIC_SDA(0);     /* STOP信号: 当SCL为高时, SDA从低变成高, 表示停止信号 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);
    iic_delay();
    IIC_SDA(1);     /* 发送I2C总线结束信号 */
    iic_delay();
}

/**
 * @brief       等待应答信号到来
 * @param       无
 * @retval      1，接收应答失败
 *              0，接收应答成功
 */
uint8_t iic_wait_ack(void)
{
    uint8_t waittime = 0;
    uint8_t rack = 0;

    IIC_SDA(1);     /* 主机释放SDA线(此时外部器件可以拉低SDA线) */
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);     /* SCL=1, 此时从机可以返回ACK */
    iic_delay();

    while (IIC_READ_SDA)    /* 等待应答 */
    {
        waittime++;

        if (waittime > 250)
        {
            iic_stop();
            rack = 1;
            break;
        }
    }

    IIC_SCL(0);     /* SCL=0, 结束ACK检查 */
    iic_delay();
    return rack;
}

/**
 * @brief       产生ACK应答
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void iic_ack(void)
{
    IIC_SDA(0);     /* SCL 0 -> 1  时 SDA = 0,表示应答 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);     /* 产生一个时钟 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(0);
    iic_delay();
    IIC_SDA(1);     /* 主机释放SDA线 */
    iic_delay();
}

/**
 * @brief       不产生ACK应答
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void iic_nack(void)
{
    IIC_SDA(1);     /* SCL 0 -> 1  时 SDA = 1,表示不应答 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);     /* 产生一个时钟 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(0);
    iic_delay();
}

/**
 * @brief       IIC发送一个字节
 * @param       data: 要发送的数据
 * @retval      无
 */
void iic_send_byte(uint8_t data)
{
    uint8_t t;
    
    for (t = 0; t < 8; t++)
    {
        IIC_SDA((data & 0x80) >> 7);    /* 高位先发送 */
        iic_delay();
        IIC_SCL(1);
        iic_delay();
        IIC_SCL(0);
        data <<= 1;     /* 左移1位,用于下一次发送 */
    }
    IIC_SDA(1);         /* 发送完成, 主机释放SDA线 */
}

/**
 * @brief       IIC读取一个字节
 * @param       ack:  ack=1时，发送ack; ack=0时，发送nack
 * @retval      接收到的数据
 */
uint8_t iic_read_byte(uint8_t ack)
{
    uint8_t i, receive = 0;

    for (i = 0; i < 8; i++ )    /* 接收1个字节数据 */
    {
        receive <<= 1;  /* 高位先输出,所以先收到的数据位要左移 */
        IIC_SCL(1);
        iic_delay();

        if (IIC_READ_SDA)
        {
            receive++;
        }
        
        IIC_SCL(0);
        iic_delay();
    }

    if (!ack)
    {
        iic_nack();     /* 发送nACK */
    }
    else
    {
        iic_ack();      /* 发送ACK */
    }

    return receive;
}
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myiic.h

#ifndef __MYIIC_H
#define __MYIIC_H
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
/******************************************************************************************/
/* 引脚 定义 */

#define IIC_SCL_GPIO_PORT               GPIOB
#define IIC_SCL_GPIO_PIN                GPIO_PIN_6
#define IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE()       do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PB口时钟使能 */

#define IIC_SDA_GPIO_PORT               GPIOB
#define IIC_SDA_GPIO_PIN                GPIO_PIN_7
#define IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE()       do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0)   /* PB口时钟使能 */

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

/* IO操作 */
#define IIC_SCL(x)        do{ x ? \
                              HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
                              HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
                          }while(0)       /* SCL */

#define IIC_SDA(x)        do{ x ? \
                              HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
                              HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
                          }while(0)       /* SDA */

#define IIC_READ_SDA     HAL_GPIO_ReadPin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN) /* 读取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_ack(void);             /* IIC发送ACK信号 */
void iic_nack(void);            /* IIC不发送ACK信号 */
uint8_t iic_wait_ack(void);     /* IIC等待ACK信号 */
void iic_send_byte(uint8_t txd);/* IIC发送一个字节 */
uint8_t iic_read_byte(unsigned char ack);/* IIC读取一个字节 */

#endif
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24cxx.c

#include "./BSP/IIC/myiic.h"
#include "./BSP/24CXX/24cxx.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"

/**
 * @brief       初始化IIC接口
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void at24cxx_init(void)
{
    iic_init();
}

/**
 * @brief       在AT24CXX指定地址读出一个数据
 * @param       readaddr: 开始读数的地址
 * @retval      读到的数据
 */
uint8_t at24cxx_read_one_byte(uint16_t addr)
{
    uint8_t temp = 0;
    iic_start();                /* 发送起始信号 */

    /* 根据不同的24CXX型号, 发送高位地址
     * 1, 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址
     * 2, 24C16及以下的型号, 分1个低字节地址 + 占用器件地址的bit1~bit3位 用于表示高位地址, 最多11位地址
     *    对于24C01/02, 其器件地址格式(8bit)为: 1  0  1  0  A2  A1  A0  R/W
     *    对于24C04,    其器件地址格式(8bit)为: 1  0  1  0  A2  A1  a8  R/W
     *    对于24C08,    其器件地址格式(8bit)为: 1  0  1  0  A2  a9  a8  R/W
     *    对于24C16,    其器件地址格式(8bit)为: 1  0  1  0  a10 a9  a8  R/W
     *    R/W      : 读/写控制位 0,表示写; 1,表示读;
     *    A0/A1/A2 : 对应器件的1,2,3引脚(只有24C01/02/04/8有这些脚)
     *    a8/a9/a10: 对应存储整列的高位地址, 11bit地址最多可以表示2048个位置,可以寻址24C16及以内的型号
     */    
    if (EE_TYPE > AT24C16)      /* 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址 */
    {
        iic_send_byte(0XA0);    /* 发送写命令, IIC规定最低位是0, 表示写入 */
        iic_wait_ack();         /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
        iic_send_byte(addr >> 8);/* 发送高字节地址 */
    }
    else 
    {
        iic_send_byte(0XA0 + ((addr >> 8) << 1));   /* 发送器件 0XA0 + 高位a8/a9/a10地址,写数据 */
    }
    
    iic_wait_ack();             /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
    iic_send_byte(addr % 256);  /* 发送低位地址 */
    iic_wait_ack();             /* 等待ACK, 此时地址发送完成了 */
    
    iic_start();                /* 重新发送起始信号 */ 
    iic_send_byte(0XA1);        /* 进入接收模式, IIC规定最低位是0, 表示读取 */
    iic_wait_ack();             /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
    temp = iic_read_byte(0);    /* 接收一个字节数据 */
    iic_stop();                 /* 产生一个停止条件 */
    return temp;
}

/**
 * @brief       在AT24CXX指定地址写入一个数据
 * @param       addr: 写入数据的目的地址
 * @param       data: 要写入的数据
 * @retval      无
 */
void at24cxx_write_one_byte(uint16_t addr, uint8_t data)
{
    /* 原理说明见:at24cxx_read_one_byte函数, 本函数完全类似 */
    iic_start();                /* 发送起始信号 */

    if (EE_TYPE > AT24C16)      /* 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址 */
    {
        iic_send_byte(0XA0);    /* 发送写命令, IIC规定最低位是0, 表示写入 */
        iic_wait_ack();         /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
        iic_send_byte(addr >> 8);/* 发送高字节地址 */
    }
    else 
    {
        iic_send_byte(0XA0 + ((addr >> 8) << 1));   /* 发送器件 0XA0 + 高位a8/a9/a10地址,写数据 */
    }
    
    iic_wait_ack();             /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
    iic_send_byte(addr % 256);  /* 发送低位地址 */
    iic_wait_ack();             /* 等待ACK, 此时地址发送完成了 */
    
    /* 因为写数据的时候,不需要进入接收模式了,所以这里不用重新发送起始信号了 */
    iic_send_byte(data);        /* 发送1字节 */
    iic_wait_ack();             /* 等待ACK */
    iic_stop();                 /* 产生一个停止条件 */
    delay_ms(10);               /* 注意: EEPROM 写入比较慢,必须等到10ms后再写下一个字节 */
}
 
/**
 * @brief       检查AT24CXX是否正常
 *   @note      检测原理: 在器件的末地址写如0X55, 然后再读取, 如果读取值为0X55
 *              则表示检测正常. 否则,则表示检测失败.
 *
 * @param       无
 * @retval      检测结果
 *              0: 检测成功
 *              1: 检测失败
 */
uint8_t at24cxx_check(void)
{
    uint8_t temp;
    uint16_t addr = EE_TYPE;
    temp = at24cxx_read_one_byte(addr); /* 避免每次开机都写AT24CXX */

    if (temp == 0X55)   /* 读取数据正常 */
    {
        return 0;
    }
    else    /* 排除第一次初始化的情况 */
    {
        at24cxx_write_one_byte(addr, 0X55); /* 先写入数据 */
        temp = at24cxx_read_one_byte(255);  /* 再读取数据 */

        if (temp == 0X55)return 0;
    }

    return 1;
}

/**
 * @brief       在AT24CXX里面的指定地址开始读出指定个数的数据
 * @param       addr    : 开始读出的地址 对24c02为0~255
 * @param       pbuf    : 数据数组首地址
 * @param       datalen : 要读出数据的个数
 * @retval      无
 */
void at24cxx_read(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen)
{
    while (datalen--)
    {
        *pbuf++ = at24cxx_read_one_byte(addr++);
    }
}

/**
 * @brief       在AT24CXX里面的指定地址开始写入指定个数的数据
 * @param       addr    : 开始写入的地址 对24c02为0~255
 * @param       pbuf    : 数据数组首地址
 * @param       datalen : 要写入数据的个数
 * @retval      无
 */
void at24cxx_write(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen)
{
    while (datalen--)
    {
        at24cxx_write_one_byte(addr, *pbuf);
        addr++;
        pbuf++;
    }
}
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24cxx.h

#ifndef __24CXX_H
#define __24CXX_H

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"


#define AT24C01     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

/* 开发板使用的是24c02，所以定义EE_TYPE为AT24C02 */

#define EE_TYPE     AT24C02

void at24cxx_init(void);        /* 初始化IIC */
uint8_t at24cxx_check(void);    /* 检查器件 */
uint8_t at24cxx_read_one_byte(uint16_t addr);                       /* 指定地址读取一个字节 */
void at24cxx_write_one_byte(uint16_t addr,uint8_t data);            /* 指定地址写入一个字节 */
void at24cxx_write(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen); /* 从指定地址开始写入指定长度的数据 */
void at24cxx_read(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen);  /* 从指定地址开始读出指定长度的数据 */

#endif
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main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./USMART/usmart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./BSP/24CXX/24cxx.h"


/* 要写入到24c02的字符串数组 */
const uint8_t g_text_buf[] = {"STM32 IIC TEST"};
#define TEXT_SIZE       sizeof(g_text_buf)  /* TEXT字符串长度 */

int main(void)
{
    uint8_t key;
    uint16_t i = 0;
    uint8_t datatemp[TEXT_SIZE];

    HAL_Init();                                 /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);         /* 设置时钟, 72Mhz */
    delay_init(72);                             /* 延时初始化 */
    usart_init(115200);                         /* 串口初始化为115200 */
    usmart_dev.init(72);                        /* 初始化USMART */
    led_init();                                 /* 初始化LED */
    lcd_init();                                 /* 初始化LCD */
    key_init();                                 /* 初始化按键 */
    at24cxx_init();                             /* 初始化24CXX */

    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "IIC TEST", RED);
    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY1:Write  KEY0:Read", RED);    /* 显示提示信息 */

    while (at24cxx_check()) /* 检测不到24c02 */
    {
        lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "24C02 Check Failed!", RED);
        delay_ms(500);
        lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "Please Check!      ", RED);
        delay_ms(500);
        LED0_TOGGLE();      /* 红灯闪烁 */
    }

    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "24C02 Ready!", RED);

    while (1)
    {
        key = key_scan(0);

        if (key == KEY1_PRES)   /* KEY1按下,写入24C02 */
        {
            lcd_fill(0, 150, 239, 319, WHITE);  /* 清除半屏 */
            lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Start Write 24C02....", BLUE);
            at24cxx_write(0, (uint8_t *)g_text_buf, TEXT_SIZE);
            lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "24C02 Write Finished!", BLUE);   /* 提示传送完成 */
        }

        if (key == KEY0_PRES)   /* KEY0按下,读取字符串并显示 */
        {
            lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Start Read 24C02.... ", BLUE);
            at24cxx_read(0, datatemp, TEXT_SIZE);
            lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "The Data Readed Is:  ", BLUE);   /* 提示传送完成 */
            lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, (char *)datatemp, BLUE);          /* 显示读到的字符串 */
        }

        i++;

        if (i == 20)
        {
            LED0_TOGGLE();  /* 红灯闪烁 */
            i = 0;
        }

        delay_ms(10);
    }
}
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