27.1 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**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。

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。IIC总线时序图如图27.1..1所示：

 

 

图27.1.1 IIC总线时序图

ALIENTEK战舰STM32开发板板载的EEPROM芯片型号为24C02。该芯片的总容量是256个字节，该芯片通过IIC总线与外部连接，我们本章就通过STM32来实现24C02的读写。

目前大部分MCU都带有IIC总线接口，STM32也不例外。但是这里我们不使用STM32的硬件IIC来读写24C02，而是通过软件模拟。STM32的硬件IIC非常复杂，更重要的是不稳定，故不推荐使用。所以我们这里就通过模拟来实现了。有兴趣的读者可以研究一下STM32的硬件IIC。

本章实验功能简介：开机的时候先检测24C02是否存在，然后在主循环里面检测两个按键，其中1个按键（WK_UP）用来执行写入24C02的操作，另外一个按键（KEY1）用来执行读出操作，在TFTLCD模块上显示相关信息。同时用DS0提示程序正在运行。

 

27.2 硬件设计

本章需要用到的硬件资源有：

1）  指示灯DS0

2）  WK_UP和KEY1按键

3）  串口（USMART使用）

4） TFTLCD模块

5） 24C02

 

前面4部分的资源，我们前面已经介绍了，请大家参考相关章节。这里只介绍24C02与STM32的连接，24C02的SCL和SDA分别连在STM32的PB10和PB11上的，连接关系如图27.2.1所示：

 

 

图27.2.1 STM32与24C02连接图

27.3 软件设计

打开上一章的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个24CXX的文件夹。然后新建一个24cxx.c、myiic.c的文件和24cxx.h、myiic.h的头文件，保存在24CXX文件夹下，并将24CXX文件夹加入头文件包含路径。

打开myiic.c文件，输入如下代码：

#include "myiic.h"

#include "delay.h"

//初始化IIC

void IIC_Init(void)

{                                     

      RCC->APB2ENR|=1<<3;            //先使能外设IO PORTB时钟                    

       GPIOB->CRH&=0XFFFF00FF;   //PB1/11 推挽输出

       GPIOB->CRH|=0X00003300;        

       GPIOB->ODR|=3<<10;           //PB10,11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;

}

该部分为IIC驱动代码，实现包括IIC的初始化（IO口）、IIC开始、IIC结束、ACK、IIC读写等功能，在其他函数里面，只需要调用相关的IIC函数就可以和外部IIC器件通信了，这里并不局限于24C02，该段代码可以用在任何IIC设备上。

保存该部分代码，把myiic.c加入到HARDWARE组下面，然后在myiic.h里面输入如下代码：

#ifndef __MYIIC_H

#define __MYIIC_H

#include "sys.h"                   

//IO方向设置

#define SDA_IN() {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=8<<12;}

#define SDA_OUT() {GPIOB->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOB->CRH|=3<<12;}

//IO操作函数

#define IIC_SCL       PBout(10)      //SCL

#define IIC_SDA      PBout(11)      //SDA    

#define READ_SDA         PBin(11)       //输入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_Send_Byte(u8 txd);               //IIC发送一个字节

u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack); //IIC读取一个字节

u8 IIC_Wait_Ack(void);                     //IIC等待ACK信号

void IIC_Ack(void);                           //IIC发送ACK信号

void IIC_NAck(void);                        //IIC不发送ACK信号

void IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);

u8 IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);   

#endif

该部分代码的SDA_IN()和SDA_OUT()分别用于设置IIC_SDA接口为输入和输出，如果这两句代码看不懂，请好好温习下IO口的使用。接下来我们在24cxx.c文件里面输入如下代码：

#include "24cxx.h"

#include "delay.h"                                                                        

//初始化IIC接口

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        

       }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

后续由于发帖字数限制，所以省略了，请大家看附件。