STM32学习笔记—I2C通信
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了STM32学习笔记—I2C通信相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1、I2C介绍
2、I2C通讯过程介绍
3、函数配置
4、代码
1、I2C介绍
i2c总线是nxp公司（philp公司）开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及外围设备。它是由数据线SDA和时钟线SCL构成，我们平常使用还会加上一个供电即vcc和gnd，外设可能还会有一些其他接口比如写保护、还有地址线（用于选择挂在i2c总线上的特定设备，通常i2c总线上会挂载很多外围设，怎么选择相应的设备就需要这个地址线来确定）i2c是同步的半双工通信协议（区分是异步还是同步主要看有没有时钟信号线，区分是全双工还是半双工主要看是有专门的发送和接收数据线，这里i2c有时钟信号线和一条数据线，所以是同步的半双工的协议），i2c有好几种传输速率，一般模式传输速率为100kb/s,高速的i2c的传输速率可以达到400kb/s.i2c的信号有三种类型的信号，分别是开始信号、结束信号、应答信号。
开始信号是是scl为高电平的期间，sda由高电平向低电平跳变。
结束信号是scl信号是高电平期间，sda由低电平向高电平跳变。
应答信号是cpu接收到一个字节的信号时，外设会释放总线的控制权，从而cpu会产生一个应答信号，外设接收到应答信号之后会继续发送下一个字节的数据，如果外设没有接收到应答信号或者接收到的非应答信号，那么外设会停止发送数据。应答信号是在SCL变成高电平之前就将SDA置为低电平，然后我们将SCL变成高电平，在此期间保持SDA为低电平，最后再将SCL电平拉低。如果此过程中SDA信号始终是高电平，那么产生的就是非应答信号。
2、I2C通讯过程介绍
这边以操作eeprom24c02来举例分别说明写时序和读时序
写时序：首先cpu会产生一个起始信号，然后cpu的下一个字节就的前七位就是我们选择操作的外设地址（一般为7位，也有10位）第八位就是我们需要对外设进行的操作（0表示写操作，1表示读操作），然后等待外设的应答信号，收到设备的应答信号之后，cpu开始发送数据给外设，每发送一个数据，外设都要产生一个应答信号，最后一个字节传输结束后，产生一个结束信号。
读时序：首先cpu会产生一个起始信号，然后cpu发送的下一个字节的前七位就是我们选择操作的外设的地址，第八位就是我们的读操作位0，然后等待外设的应答信号，收到设备的应答信号后，会再次产生一个起始信号，发送的第一个字节就是外设寄存器的偏移地址（意思是我要读取你外设上的哪一个区域的信息）同样的，每收到一个字节，cpu都会产生一个应答信号。直到最后读取结束，外设会产生一个终止信号。
3、函数配置
这里我们的函数配置，实际是模拟i2c，意思是整个i2c的时序都是通过软件拉高拉低电平来实现的（硬件i2c是与模拟i2c不同的，硬件i2c是我们需要产生一个起始信号，我们只需要发送这个命令给硬件，硬件自动产生一个起始信号，就不需要对我们的i2c时序这么清楚，但是模拟i2c就需要对i2c的时序很清楚才能够进行配置）
1、初始化io口，这里选取PB6为SCL，PB7为SDA。将IO口的工作模式配置为推挽输出，其他没什么需要注意的。
2、起始信号（SCL信号为高电平期间，SDA从高电平变成低电平）
3、终止信号（SCL信号为高电平期间，SDA从低电平到高电平）
4、等待应答信号（因为应答信号是低电平，所以在等待应答信号的时候，我们先将SCL、SDA信号拉高，然后再读取SDA上的信号,如果接收到SDA是低电平，那么认为接收到了应答信号，就将SCL信号拉低，读取应答信号结束。如果读取到的SDA的信号是高电平，那么我们认为收到的是非应答信号，定义一个变量，稍微计时一下，如果到最后都没有收到应答信号，那么就认为没有收到应答信号，I2C通信终止）
5、产生应答信号（在SCL信号拉高之前，将SDA信号拉低，然后在SCL信号高电平期间，SDA信号始终为低电平，最后将SCL信号拉低，应答信号结束）
6、发送一个字节（在SCL拉高之前就必须将信息准备好，然后拉高SCL，开始发送，在发送的时候需要注意只有在SCL信号高电平的期间，我们才认为发送的信息是有效的。比如我们发送的一个位是1，下一个位是0，我们需要在SDA信号切换之前，就将SCL信号拉低，然后对SDA信号进行变换，变换结束之后，我们再将SCL信号拉高进行传输）
这里的流程是先将SCL拉低（数据还没准备好），然后将最高位与1与，将所得数据右移7位，数据准备好后，拉高SCL，发送数据。然后将数据左移一位继续操作，重复八次，就将所有的8位数据全部读取。
7、接收一个字节，这里的流程是我接收到一位之后，第一位是最高位，我将这一位左移一次，然后重复八次，就完成了一个字节的接收，完成一次接收之后，我需要发送一个应答信号给外设，告诉外设我已经接收到了一个字节，外设收到应答信号之后才会开始下一字节的发送。
8、这里我么操作的2401的地址根据所给电路可以得出，这里我们的A0、A1、A2 连接的是低电平，就是我们所谓的地址1011 000 1，这个地址有七位，前面四位是固定的，后面三位就是这三位决定的，第八位就是我们之前说的操作，是写操作还是读操作这位决定，所以我们的操作地址就是固定的为0XA0（写）和0XA1（读）。
这里在我看在正点原子的代码里看到两句代码，这边解释下，也方面日后自己理解
在myiic.h中它有两句宏定义的代码
#define SDA_IN() GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;
#define SDA_OUT() GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;
这两句话我找资料理解了一下，这边它操作的是CRL寄存器，CRL寄存器是对A-G的IO口的低八位的模式进行操作，CRH寄存器是对高八位进行操作，第一行代码就是将SDA配置为上拉输入\\下拉输入。第二句代码就是将SDA配置为推挽输出，这边鉴于自己学习不够深，具体的寄存器如何配置的不做赘述，具体可以去搜索下。
4、代码
i2c
#include "myiic.h"
#include "delay.h"
void IIC_Init(void)
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE ); //使能GPIOB时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7); //PB6,PB7 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;
24c01
#include "24cxx.h"
#include "delay.h"
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
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++;
main
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "lcd.h"
#include "usart.h"
#include "usmart.h"
#include "24cxx.h"
const u8 TEXT_Buffer[]="Elite STM32 IIC TEST";
#define SIZE sizeof(TEXT_Buffer)
int main(void)
u8 key;
u16 i=0;
u8 datatemp[SIZE];
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
uart_init(115200); //串口初始化为115200
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
LCD_Init(); //初始化LCD
KEY_Init(); //按键初始化
AT24CXX_Init(); //IIC初始化
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Elite STM32");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"IIC TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2015/1/15");
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY1:Write KEY0:Read"); //显示提示信息
while(AT24CXX_Check())//检测不到24c02
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"24C02 Check Failed!");
delay_ms(500);
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Please Check! ");
delay_ms(500);
LED0=!LED0;//DS0闪烁
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"24C02 Ready!");
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
while(1)
key=KEY_Scan(0);
if(key==KEY1_PRES)//KEY_UP按下,写入24C02
LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//清除半屏
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Write 24C02....");
AT24CXX_Write(0,(u8*)TEXT_Buffer,SIZE);
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"24C02 Write Finished!");//提示传送完成
if(key==KEY0_PRES)//KEY1按下,读取字符串并显示
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Read 24C02.... ");
AT24CXX_Read(0,datatemp,SIZE);
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"The Data Readed Is: ");//提示传送完成
LCD_ShowString(30,190,200,16,16,datatemp);//显示读到的字符串
i++;
delay_ms(10);
if(i==20)
LED0=!LED0;//提示系统正在运行
i=0;
以上是关于STM32学习笔记—I2C通信的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
STM32F103学习笔记（10）——I2C多路复用器TCA9548A使用