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本帖最后由 草帽王子 于 2021-9-10 16:57 编辑
本章教程将使用CH32V103的硬件I2C读写EEPROM24C02,并通过串口调试助手将读写结果打印显示。
1、I2C简介及相关函数介绍
内部集成电路总线(I2C)广泛用在微控制器和传感器及其他片外模块的通讯上,它本身支持多主多从模式,仅仅使用两根线(SDA和SCL)就能以100KHz(标准)和400KHz(快速)两种速度通讯。I2C总线还兼容SMBus协议,不仅支持I2C的时序,还支持仲裁、定时和DMA,拥有CRC校验功能。
单片机I2C分为硬件I2C和模拟I2C。硬件I2C在进行程序编写时只需调用函数即可,且硬件I2C速度快、效率高、软件占用资源少,但其需使用固定GPIO脚,缺少灵活性,且某些单片机I2C并不稳定;模拟I2C通过软件程序控制管脚状态模拟I2C通信波形,使用灵活,且相对稳定,但其程序配置繁琐,代码量大,占用软件资源多。
关于I2C具体信息,可参考CH32V103应用手册。I2C标准库函数具体内容如下:
- void I2C_DeInit(I2C_TypeDef* I2Cx);
- void I2C_Init(I2C_TypeDef* I2Cx, I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct);
- void I2C_StructInit(I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct);
- void I2C_Cmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_DMACmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_DMALastTransferCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_GenerateSTART(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_GenerateSTOP(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_AcknowledgeConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_OwnAddress2Config(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Address);
- void I2C_DualAddressCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_GeneralCallCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_ITConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_IT, FunctionalState NewState);
- void I2C_SendData(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Data);
- uint8_t I2C_ReceiveData(I2C_TypeDef* I2Cx);
- void I2C_Send7bitAddress(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Address, uint8_t I2C_Direction);
- uint16_t I2C_ReadRegister(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t I2C_Register);
- void I2C_SoftwareResetCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_NACKPositionConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_NACKPosition);
- void I2C_SMBusAlertConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_SMBusAlert);
- void I2C_TransmitPEC(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_PECPositionConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_PECPosition);
- void I2C_CalculatePEC(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- uint8_t I2C_GetPEC(I2C_TypeDef* I2Cx);
- void I2C_ARPCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_StretchClockCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
- void I2C_FastModeDutyCycleConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_DutyCycle);
复制代码
1.1、void I2C_DeInit(I2C_TypeDef* I2Cx)
功 能:将I2Cx外围寄存器初始化为其默认重置值。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。
1.2、void I2C_Init(I2C_TypeDef* I2Cx, I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct)
功 能:根据I2C_InitStruct中指定的参数初始化I2Cx外围设备。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_InitStruct:指向包含指定I2C外围设备配置信息的I2C_InitTypeDef结构的指针。
1.3、void I2C_StructInit(I2C_InitTypeDef* I2C_InitStruct)
功 能:用默认值填充每个I2C_InitStruct成员。
输 入:I2C_InitStruct:指向将被初始化的I2C_InitTypeDef结构的指针。
1.4、void I2C_Cmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:启用或禁用指定的I2C外围设备。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.5、void I2C_DMACmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:启用或禁用指定的I2C DMA请求。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.6、void I2C_DMALastTransferCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:指定下一次DMA传输是否是最后一次。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.7、void I2C_GenerateSTART(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:生成I2Cx通信启动条件。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.8、void I2C_GenerateSTOP(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:生成I2Cx通信停止条件。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.9、void I2C_AcknowledgeConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:启用或禁用指定的I2C确认功能。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.10、void I2C_OwnAddress2Config(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Address)
功 能:配置指定的I2C自身地址2。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。地址:指定7bit I2C自身地址2。
1.11、void I2C_DualAddressCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:启用或禁用指定的I2C双寻址模式。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.12、void I2C_GeneralCallCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:启用或禁用指定的I2C常规调用功能。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.13、void I2C_ITConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_IT, FunctionalState NewState)
功 能:启用或禁用指定的I2C中断。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_-IT:指定要启用或禁用的I2C中断源。NewState:启用或禁用。
1.14、void I2C_SendData(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Data)
功 能:通过I2Cx外围设备发送数据字节。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。数据:要传输的字节。
1.15、uint8_t I2C_ReceiveData(I2C_TypeDef* I2Cx)
功 能:返回I2Cx外围设备最近接收到的数据。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。
1.16、void I2C_Send7bitAddress(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t Address, uint8_t I2C_Direction)
功 能:发送地址字节以选择从设备。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。Address:指定将要传输的从属地址。I2C_Direction:指定I2C设备是发射机还是接收机。
1.17、uint16_t I2C_ReadRegister(I2C_TypeDef* I2Cx, uint8_t I2C_Register)
功 能:读取指定的I2C寄存器并返回其值。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_Register:指定要读取的寄存器。
1.18、void I2C_SoftwareResetCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:启用或禁用指定的I2C软件重置。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.19、void I2C_NACKPositionConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_NACKPosition)
功 能:在主接收器模式下选择指定的I2C NACK位置。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_NACKPosition:指定NACK位置。
1.20、void I2C_SMBusAlertConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_SMBusAlert)
功 能:驱动指定I2C的SMBusAlert引脚高或低。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_SMBusAlert:指定SMBAlert pin级别。
1.21、void I2C_TransmitPEC(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:启用或禁用指定的I2C PEC传输。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.22、void I2C_PECPositionConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_PECPosition)
功 能:选择指定的I2C PEC位置。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_PECPosition:I2C配置位置:指定PEC位置。
1.23、void I2C_CalculatePEC(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:启用或禁用传输字节的PEC值计算。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.24、uint8_t I2C_GetPEC(I2C_TypeDef* I2Cx)
功 能:返回指定I2C的PEC值。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。
1.25、void I2C_ARPCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:启用或禁用指定的I2C ARP。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.26、void I2C_StretchClockCmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState)
功 能:启用或禁用指定的I2C时钟拉伸。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。NewState:启用或禁用。
1.27、void I2C_FastModeDutyCycleConfig(I2C_TypeDef* I2Cx, uint16_t I2C_DutyCycle)
功 能:选择指定的I2C快速模式占空比。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_DutyCycle:指定快速模式占空比。
1.28、ErrorStatus I2C_CheckEvent(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_EVENT)
功 能:检查最后一个I2Cx事件是否等于作为参数传递的事件。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_EVENT:指定要检查的事件。
1.29、uint32_t I2C_GetLastEvent(I2C_TypeDef* I2Cx)
功 能:返回最后一个I2Cx事件。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。
1.30、FlagStatus I2C_GetFlagStatus(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_FLAG)
功 能:检查最后一个I2Cx事件是否等于作为参数传递的事件。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_FLAG:指定要检查的标志。
1.31、void I2C_ClearFlag(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_FLAG)
功 能:清除I2Cx的挂起标志。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_FLAG:指定要清除的标志。
1.32、ITStatus I2C_GetITStatus(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_IT)
功 能:检查指定的I2C中断是否发生。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_IT:指定要检查的中断源。
1.33、void I2C_ClearITPendingBit(I2C_TypeDef* I2Cx, uint32_t I2C_IT)
功 能:清除I2Cx中断挂起位。
输 入:I2Cx:其中x可以是1或2,以选择I2C外围设备。I2C_-IT:指定要清除的中断挂起位。
以上函数使用时直接在程序中进行调用即可。
2、硬件设计
本章教程使用硬件I2C读写24C02,由原理图可知,24C02的IIC_SCL引脚和IIC_SDA引脚通过J5引出来。由CH32V103数据手册可知,CH32V103的PB6和PB7引脚分别对应I2C1_SCL和I2C1_SDA,PB10和PB11引脚对应I2C2_SCL和I2C2_SDA,本章教程使用I2C2,连接方式如下:
- PB10连接J5的SCL引脚
- PB11连接J5的SDA引脚
3、软件设计
硬件I2C读写24C02相较于模拟I2C读写24C02在程序代码量上少了很多,具体程序如下:
iic.h文件
- #ifndef __IIC_H
- #define __IIC_H
- #include "ch32v10x_conf.h"
- /* EERPOM DATA ADDRESS Length Definition */
- #define Address_8bit 0
- #define Address_16bit 1
- /* EERPOM DATA ADDRESS Length Selection */
- #define Address_Lenth Address_8bit
- //#define Address_Lenth Address_16bit
- void IIC_Init( u32 bound, u16 address );
- void AT24CXX_Init(void);
- u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr);
- void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite);
- void AT24CXX_Read(u16 ReadAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToRead);
- void AT24CXX_Write(u16 WriteAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToWrite);
- #endif
复制代码 iic.h文件主要是相关定义及函数声明;
iic.c文件
- #include "iic.h"
- /*******************************************************************************
- * Function Name : IIC_Init
- * Description : Initializes the IIC peripheral.
- * Input : None
- * Return : None
- *******************************************************************************/
- void IIC_Init( u32 bound, u16 address )
- {
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
- I2C_InitTypeDef I2C_InitTSturcture;
- RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE ); //使能GPIOB时钟
- RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_I2C2, ENABLE ); //使能I2C2时钟
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; //开漏复用模式
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
- GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; //开漏复用模式
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
- GPIO_Init( GPIOB, &GPIO_InitStructure );
- I2C_InitTSturcture.I2C_ClockSpeed = bound; //设置时钟频率
- I2C_InitTSturcture.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C; //设置I2C模式
- I2C_InitTSturcture.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2; //设置I2C快速模式占空比。
- I2C_InitTSturcture.I2C_OwnAddress1 = address; //设置第一个设备自己的地址
- I2C_InitTSturcture.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable; //使能应答
- I2C_InitTSturcture.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; //设置为7位应答
- I2C_Init( I2C2, &I2C_InitTSturcture ); //I2C初始化
- I2C_Cmd( I2C2, ENABLE ); //使能I2C2
- I2C_AcknowledgeConfig( I2C2, ENABLE ); //使能I2C2应答功能
- }
- /*******************************************************************************
- * Function Name : AT24CXX_Init
- * Description : Initializes AT24xx EEPROM.
- * Input : None
- * Return : None
- ********************************************************************************/
- void AT24CXX_Init(void)
- {
- IIC_Init( 100000, 0xA0);
- }
- /*******************************************************************************
- * Function Name : AT24CXX_ReadOneByte
- * Description : Read one data from EEPROM.
- * Input : ReadAddr: Read frist address.
- * Return : temp: Read data.
- ********************************************************************************/
- u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr)
- {
- u8 temp=0;
- while( I2C_GetFlagStatus( I2C2, I2C_FLAG_BUSY ) != RESET ); //等待总线空闲
- I2C_GenerateSTART( I2C2, ENABLE ); //开始信号
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT ) ); //检测EV5事件并清除标志
- I2C_Send7bitAddress( I2C2, 0XA0, I2C_Direction_Transmitter ); //发送设备地址+写信号
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED ) ); //检测EV6事件并清除标志
- #if (Address_Lenth == Address_8bit)
- I2C_SendData( I2C2, (u8)(ReadAddr&0x00FF) ); //发送数据地址
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED ) ); //检测EV8事件并清除标志
- #elif (Address_Lenth == Address_16bit)
- I2C_SendData( I2C2, (u8)(ReadAddr>>8) );
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED ) );
- I2C_SendData( I2C2, (u8)(ReadAddr&0x00FF) );
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED ) );
- #endif
- I2C_GenerateSTART( I2C2, ENABLE );
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT ) );
- I2C_Send7bitAddress( I2C2, 0XA0, I2C_Direction_Receiver );
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED ) ); //检测EV6事件并清除标志
- while( I2C_GetFlagStatus( I2C2, I2C_FLAG_RXNE ) == RESET )
- I2C_AcknowledgeConfig( I2C2, DISABLE ); //发送非应答信号
- temp = I2C_ReceiveData( I2C2 ); //接收数据
- I2C_GenerateSTOP( I2C2, ENABLE ); //停止信号
- return temp;
- }
- /*******************************************************************************
- * Function Name : AT24CXX_WriteOneByte
- * Description : Write one data to EEPROM.
- * Input : WriteAddr: Write frist address.
- * Return : DataToWrite: Write data.
- ********************************************************************************/
- void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite)
- {
- while( I2C_GetFlagStatus( I2C2, I2C_FLAG_BUSY ) != RESET );
- I2C_GenerateSTART( I2C2, ENABLE );
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT ) );
- I2C_Send7bitAddress( I2C2, 0XA0, I2C_Direction_Transmitter );
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED ) );
- #if (Address_Lenth == Address_8bit)
- I2C_SendData( I2C2, (u8)(WriteAddr&0x00FF) );
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED ) );
- #elif (Address_Lenth == Address_16bit)
- I2C_SendData( I2C2, (u8)(WriteAddr>>8) );
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED ) );
- I2C_SendData( I2C2, (u8)(WriteAddr&0x00FF) );
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED ) );
- #endif
- if( I2C_GetFlagStatus( I2C2, I2C_FLAG_TXE ) != RESET )
- {
- I2C_SendData( I2C2, DataToWrite );
- }
- while( !I2C_CheckEvent( I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED ) );
- I2C_GenerateSTOP( I2C2, ENABLE );
- }
- /*******************************************************************************
- * Function Name : AT24CXX_Read
- * Description : Read multiple data from EEPROM.
- * Input : ReadAddr: Read frist address. (AT24c02: 0~255)
- * pBuffer: Read data.
- * NumToRead: Data number.
- * Return : None
- ********************************************************************************/
- void AT24CXX_Read(u16 ReadAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToRead)
- {
- while(NumToRead)
- {
- *pBuffer++=AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr++);
- NumToRead--;
- }
- }
- /*******************************************************************************
- * Function Name : AT24CXX_Write
- * Description : Write multiple data to EEPROM.
- * Input : WriteAddr: Write frist address. (AT24c02: 0~255)
- * pBuffer: Write data.
- * NumToWrite: Data number.
- * Return : None
- ********************************************************************************/
- void AT24CXX_Write(u16 WriteAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToWrite)
- {
- while(NumToWrite--)
- {
- AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr,*pBuffer);
- WriteAddr++;
- pBuffer++;
- Delay_Ms(2);
- }
- }
复制代码 iic.c文件主要是iic初始化配置及硬件iic读写配置函数。
main.c函数
- /*******************************************************************************
- * Function Name : main
- * Description : Main program.
- * Input : None
- * Return : None
- *******************************************************************************/
- int main(void)
- {
- u8 data[SIZE];
- Delay_Init();
- USART_Printf_Init(115200);
- printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
- AT24CXX_Init();
- printf("Start Write 24Cxx....\r\n");
- AT24CXX_Write(100,(u8*)TEXT_Buffer,SIZE); //写入数据
- printf("24Cxx Write Sucess!\r\n");
- Delay_Ms(500);
- printf("Start Read 24Cxx....\r\n");
- AT24CXX_Read(100,data,SIZE); //读取数据
- printf("The Data Readed Is: \r\n");
- printf("%s\r\n", data); //打印输出数据
- while(1);
- }
复制代码 main.c文件主要进行相关函数初始化以及flash数据的写入和读取。
4、下载验证
将编译好的程序下载到开发板并复位,串口打印情况具体如下:
硬件IIC.rar附件下载
13、硬件IIC.rar
(473.31 KB, 下载次数: 27)
链接:https://pan.baidu.com/s/1Of8nGN4x2uDGtYYzZHvmVg
提取码:vgkr
复制这段内容后打开百度网盘手机App,操作更方便哦
完
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