• 【STM32】入门（七）：I2C硬件控制方式

    1、简介

    之所以叫“I2C硬件控制方式”是与“软件控制方式”相对。I2C软件控制，就是写程序直接操作两个GPIO引脚，分别作为时钟线SCL和数据线SDA，按照I2C协议的时序要求，操作GPIO输入、输出、高电平、低电平。
    听着就很复杂，好在STM32中有I2C的硬件实现，即通过简单的操作寄存器即可实现收发数据。

    2、手册

    2.1 寄存器功能框图

    在这里插入图片描述

    2.2 I2C引脚

    STM32F407ZGT6中有3个I2C总线，对应的引脚如下图所示。
    其中I2C1默认引脚是PB6、PB7，可以重映射到PB8、PB9上。
    在这里插入图片描述

    2.3 寄存器

    寄存器地址：
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    3、代码详解

    I2C基本编程步骤：初始化时钟、配置引脚、起始信号、读、写、终止信号

    3.1 I2C初始化

    3.1.1 初始化时钟

    I2C在APB1总线上，并且I2C1的引脚位PB6、PB7,因此使能使能GPIOB时钟，以及I2C的时钟

    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE); 
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE); 

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    3.1.2 配置引脚位开漏输出

    static void I2C_GPIO_Config(void)
{
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; 

  #a）使能与 I2C 有关的时钟
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE); 
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
    
  #b）配置SCL和SDA引脚位开漏输出GPIO_Mode_AF_OD
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);	
}

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    3.1.3 设置I2C工作模式

    设置工作模式、占空比、地址7位或10位、通信速率等

    工作模式有三种：I2C、SMBusDevice、SMBusHost。

    SMBus (System Management Bus,系统管理总线)和I2C类似，但是在时序特性上有一些差异：

    首先，SMBus需要一定数据保持时间，而 I2C总线则是从内部延长数据保持时间。
SMBus具有超时功能，因此当SCL太低而超过35 ms时，从器件将复位正在进行的通信。相反，I2C采用硬件复位。
SMBus具有一种警报响应地址(ARA)，因此当从器件产生一个中断时，
	它不会马上清除中断，而是一直保持到其收到一个由主器件发送的含有其地址的ARA为止。
SMBus只工作在从10kHz到最高100kHz。最低工作频率10kHz是由SMBus超时功能决定的。

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    static void I2C_Mode_Configu(void)
{
  I2C_InitTypeDef  I2C_InitStructure; 

  #a）设置位I2C模式
  I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
	
  #b）设置高低电平占空比，这个不用纠结，可以随意设置，一般设备兼容性都没问题
  I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;

  #c）设置自己的地址为7位	
  I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 =I2Cx_OWN_ADDRESS7; 
  
  #d）默认使能ACK，当需要发送NACK时，再重新设置
  I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable ;
	 
  #e）设置I2C的寻址地址为7位
  I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
	
  #f）设置时钟为：400000
  I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 400000;
  
  #g）初始化I2C1：(APB1PERIPH_BASE + 0x5400)
  I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
  
  #h）使能 I2C1
  I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);   
}

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    3.2 写操作

    在这里插入图片描述

    uint32_t I2C_EE_ByteWrite(u8* pBuffer, u8 WriteAddr) 
{
  #a）发送起始信号“S”
  I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);

  I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;  
  #b）等待起始信号发送成功：测试 EV5 即可
  while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))  
  {
    if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(0);
  } 
  
  I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
  #c）发送从地址
  I2C_Send7bitAddress(I2C1, EEPROM_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);
  
  #d）等待从地址发送成功：测试 EV6 即可
  while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))
  {
    if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(1);
  }  
  #e）发送需要写入EEPROM的地址（本质也是数据）
  I2C_SendData(I2C1, WriteAddr);
  
  I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
  #f）等待数据发送成功：测试 EV8 即可
  while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
  {
    if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(2);
  } 
  
  #g）发送需要写入的数据
  I2C_SendData(I2C1, *pBuffer); 
  
  I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;  
  #h）等待数据发送成功：测试 EV8 即可
  while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
  {
    if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(3);
  } 
  
  #i）发送停止信号“P”
  I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
  
  return 1;
}

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    3.3 读操作

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    uint32_t I2C_EE_BufferRead(u8* pBuffer, u8 ReadAddr, u16 NumByteToRead)
{  
  I2CTimeout = I2CT_LONG_TIMEOUT;
  
  #a）等待是否可以读
  //*((u8 *)0x4001080c) |=0x80; 
  while(I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY))
  {
    if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(9);
  }
  
  #b）发送起始信号“S”
  I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
  //*((u8 *)0x4001080c) &=~0x80;
  
  I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
  #c）等待起始信号发送成功：测试 EV5 即可
  while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
  {
    if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(10);
  }

  #d）发送从地址
  I2C_Send7bitAddress(I2C1, EEPROM_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);

  I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
  #e）等待从地址发送成功：测试 EV6 即可
  while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))
  {
    if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(11);
  }
    
  #f）EV6后执行EV6_1：清除EV6 （再次设置PE位）
  I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);

  #g）发送需要读取的地址
  I2C_SendData(I2C1, ReadAddr);  

   
  I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
  #h）等待数据发送成功：测试 EV8 即可
  while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
  {
    if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(12);
  }
    
  #i）复合命令：再次发送起始信号“S”
  I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
  
  I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
  #j）等待起始信号发送成功：测试 EV5 即可
  while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
  {
    if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(13);
  }
    
  #k）发送从地址
  I2C_Send7bitAddress(I2C1, EEPROM_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver);
  
  I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
  #l）等待从地址发送成功：测试 EV6 即可
  while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED))
  {
    if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(14);
  }
  
  #m）循环读
  while(NumByteToRead)  
  {
    if(NumByteToRead == 1)
    {
      
      #n）读取完毕，发送NACK
      I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
      
      #o）发送停止信号“P”
      I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
    }

    #p）每次读取一个字节前，先测试 EV7    
    I2CTimeout = I2CT_LONG_TIMEOUT;
    while(I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)==0)  
	{
		if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(3);
	} 
    {      
      #q）读取一字节
      *pBuffer = I2C_ReceiveData(I2C1);
      pBuffer++; 
      NumByteToRead--;        
    }   
  }

  #r）为下一次读取做准备，即将ACK设置为1
  I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);
  
  return 1;
}


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    3.4 待机状态

    向EEPROM写入数据后，调用这个函数等待EEPROM 内部擦写完毕。

    这个函数主要实现是向EEPROM 发送它设备地址，检测EEPROM 的响应，若EEPROM 接收到地址后返回应答信号，则表示EEPROM 已经准备好，可以开始下一次通讯。函数中检测响应是通过读取STM32 的SR1 寄存器的ADDR 位及AF 位来实现的，当I2C 设备响应了地址的时候，ADDR 会置1，若应答失败，AF 位会置1。

    void I2C_EE_WaitEepromStandbyState(void)      
{
  vu16 SR1_Tmp = 0;

  do
  {
    #a）发送起始信号“S”
    I2C_GenerateSTART(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    #b）读取I2C1 SR1 寄存器
    SR1_Tmp = I2C_ReadRegister(EEPROM_I2Cx, I2C_Register_SR1);
    #c）发送从地址
    I2C_Send7bitAddress(EEPROM_I2Cx, EEPROM_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);
  }while(!(I2C_ReadRegister(EEPROM_I2Cx, I2C_Register_SR1) & 0x0002));
  
  #d）清除AF信号
  I2C_ClearFlag(EEPROM_I2Cx, I2C_FLAG_AF);
  #e）发送停止信号“P”    
  I2C_GenerateSTOP(EEPROM_I2Cx, ENABLE); 
}

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/u010168781/article/details/126257339