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STM32基础（12）IIC读写AT24C02（EEPROM）

热度：89   发布时间：2023-11-15 05:39:03.0

原理

IIC介绍

I2C（Inter－Integrated Circuit）总线是由 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。它是同步通信的一种特殊形式，由于管脚少、硬件实现简单、可扩展性强等特点，被广泛的使用在各大集成芯片内。

主机：启动数据传送并产生时钟信号的设备

从机：被主机寻址的器件

主模式：用 I2CNDAT 支持自动字节计数的模式；位 I2CRM,I2CSTT,I2CSTP控制数据的接收和发送

从模式：发送和接收操作都是由 I2C 模块自动控制的

发送器：发送数据到总线的器件

接收器：从总线接收数据的器件

IIC协议层：

  1. 数据有效性规定：时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，IIC发送数据以字节为单位，从高位开始发送

  1. 起始停止信号：SCL 线为高电平期间，SDA 线由高向低电平的变化表示起始信号，SDA 线由低向高电平的变化表示终止信号。

  1. 应答信号：响应包括“应答(ACK)”和“非应答(NACK)”两种信号。当设备(无论主从机)接收到 I2C 传输的一个字节数据或地址后，若希望对方继续发送数据，则需要向对方发送“应答(ACK)”信号即特定的低电平脉冲，发送方会继续发送下一个数据；若接收端希望结束数据传输，则向对方发送“非应答(NACK)”信号即特定的高电平脉冲，发送方接收到该信号后会产生一个停止信号，结束信号传输。

  1. 总线的寻址方式：从机的地址由固定部分4位和可编程部分3位组成，D7～D1 位组成从机的地址。D0 位是数据传送方向位，为“0”时表示主机向从机写数据，为“1”时表示主机由从机读数据。

  1. 数据传输：有阴影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分则表示数据由从机向主机传送。A 表示应答，A 非表示非应答（高电平）。S 表示起始信号，P表示终止信号。
    1. 主机向从机发送数据

    1. 主机向从机读数据

    1. 改变方向

AT24C02芯片

AT24C02是一个2K串行CMOS，AT24C02（EEPROM）芯片具有 C 通信接口，芯片内保存的数据在掉电情况下都不丢失，所以

通常用于存放一些比较重要的数据等。

A0、A1、A2：地址输入引脚，开发板已接地，即地址为000

SDA：串行数据输入输出

SCL：串行时钟输入

WP：写保护，1只读0读写，开发板已接地

GND：地

VCC：正电源

步骤

  1. 编写USART驱动程序（STM32F1系列通用）
    1. 将固件库文件stm32f10x_usart.c添加至工程
    2. 编写头文件：函数声明
    3. 编写驱动文件：
      1. 初始化函数：
        1. 使能端口时钟，串口时钟：RCC_APB2PeriphClockCmd
        2. 配置GPIO口Tx、Rx引脚：GPIO_InitTypeDef
        3. 配置串口：波特率、字长、停止位、校验位
        4. 使能串口：USART_Cmd(USART1, ENABLE)
      2. fputc函数覆写：printf中循环调用fputc
  2. 编写IIC驱动程序
    1. 编写头文件：
      1. IIC_SCL端口、引脚、时钟定义
      2. IIC_SDA端口、引脚、时钟定义
      3. IIC_SCL位带操作定义：输出
      4. IIC_SDA位带操作定义：输入输出
      5. 函数声明
    2. 编写驱动文件：
      1. IIC初始化函数：开启端口时钟，配置SCL、SDA为推挽输出，SCL、SDA电平上拉
      2. SDA方向IN函数：工作模式为推挽输出
      3. SDA方向OUT函数：工作模式为上拉输入
      4. 产生起始信号函数
      5. 产生停止信号函数
      6. 产生应答信号函数
      7. 产生非应答信号函数
      8. 等待应答信号函数
      9. 发送一个字节函数
      10. 读取一个字节函数
  3. 编写EEPROM驱动程序
    1. 编写头文件：包含IIC头文件，函数声明
    2. 编写驱动文件：
      1. AT24C02初始化函数：即IIC初始化
      2. 从指定位置读取一个字节函数
      3. 向指定位置写一个字节函数
      4. 从指定位置读取N个字节函数
      5. 向指定位置写N个字节函数
  4. 主函数：初始化串口，初始化滴答定时器，初始化AT24C02，检测AT24C02，读写AT24C02

代码

//usart.h#ifndef _usart_H
#define _usart_H#include "system.h"void USART1_Init(u32 bound);#endif//usart.c#include "usart.h"
#include "stdio.h"//printf重定向,printf中循环调用fputc
int fputc(int ch, FILE* p)
{USART_SendData(USART1, (u8)ch);while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE)==RESET);//发送数据寄存器为空，已传至发送移位寄存器，但不一定发送完成return ch;
}void USART1_Init(u32 bound)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;//开启端口时钟、串口时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);//配置Tx引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//配置Rx引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//配置串口USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//停止位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//校验位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件流控制USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//工作模式USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);USART_Cmd(USART1, ENABLE);//使能串口}

//iic.h
#ifndef _iic_H
#define _iic_H#include "system.h"/*  IIC_SCL时钟端口、引脚定义 */
#define IIC_SCL_PORT 			GPIOB   
#define IIC_SCL_PIN 			(GPIO_Pin_6)
#define IIC_SCL_PORT_RCC		RCC_APB2Periph_GPIOB/*  IIC_SDA时钟端口、引脚定义 */
#define IIC_SDA_PORT 			GPIOB  
#define IIC_SDA_PIN 			(GPIO_Pin_7)
#define IIC_SDA_PORT_RCC		RCC_APB2Periph_GPIOB//IO位带操作	 
#define IIC_SCL    PBout(6) //SCL
#define IIC_SDA    PBout(7) //SDA，GPIOx_ODR寄存器 
#define READ_SDA   PBin(7)  //输入SDA，GPIOx_IDR寄存器//IIC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(u8 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#endif//iic.c
#include "iic.h"
#include "SysTick.h"void IIC_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;//开启端口时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(IIC_SCL_PORT_RCC|IIC_SDA_PORT_RCC,ENABLE);//配置SCL、SDA引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=IIC_SCL_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出GPIO_Init(IIC_SCL_PORT,&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=IIC_SDA_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出GPIO_Init(IIC_SDA_PORT,&GPIO_InitStructure);IIC_SCL=1;	IIC_SDA=1;	//所有设备空闲，总线拉高电平
}//切换SDA引脚工作模式为推挽输出
void SDA_OUT(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=IIC_SDA_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出GPIO_Init(IIC_SDA_PORT,&GPIO_InitStructure);
}//切换SDA引脚工作模式为上拉输入
void SDA_IN(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=IIC_SDA_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;//上拉输入GPIO_Init(IIC_SDA_PORT,&GPIO_InitStructure);
}//产生起始信号
void IIC_Start(void)
{SDA_OUT();//SDA线输出模式IIC_SDA=1;	  	  IIC_SCL=1;delay_us(5);IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low delay_us(5);IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据 
}	//产生停止信号
void IIC_Stop(void)
{SDA_OUT();//SDA线输出模式IIC_SDA=0;	  	  IIC_SCL=1;delay_us(5);IIC_SDA=1;//STOP:when CLK is high,DATA change form low to highdelay_us(5);		
}//等待应答信号，收到应答信号返回0，非应答返回1
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{u8 timeout=0;SDA_IN();//SDA设置为输入模式  	 IIC_SCL=1;//时钟线输出1delay_us(1);	for(READ_SDA=1; timeout<250; timeout++)//等待应答信号，即低电平0{if(READ_SDA==0){IIC_SCL=0;//时钟线输出0	   return 0;}}IIC_Stop();//超时未收到应答信号，即收到非应答信号，发送方则发送停止信号return 1;
} //产生应答信号
void IIC_Ack(void)
{ SDA_OUT();//SDA设置为输出模式IIC_SCL=0;IIC_SDA=0;//发送低电平delay_us(2);IIC_SCL=1;delay_us(5);IIC_SCL=0;
}//不产生应答	    
void IIC_NAck(void)
{SDA_OUT();//SDA设置为输出模式IIC_SCL=0;IIC_SDA=1;//发送高电平delay_us(2);IIC_SCL=1;delay_us(5);IIC_SCL=0;
}	//发送一个字节（IIC发送数据以字节为单位，从高位开始发送）
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        SDA_OUT();//SDA设置为输出模式IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输for(u8 i=0; i<8; i++){              if(txd&0x80) //比较最高位，结果1000 0000（非0值为真）或 0000 0000（0）IIC_SDA=1;elseIIC_SDA=0;txd<<=1;//左移 	  delay_us(2);  IIC_SCL=1;//拉高时钟线delay_us(2); IIC_SCL=0;//拉低时钟线	delay_us(2);}	 
} //读取一个字节，参数传入1为应答，0为非应答
u8 IIC_Read_Byte(u8 ack)
{u8 receive=0;//存放读取的字节SDA_IN();//SDA设置为输入模式for(u8 i=0; i<8; i++){IIC_SCL=0; delay_us(2);IIC_SCL=1;receive<<=1;//左移，最低位填充0if(READ_SDA){receive++;//如果收到1，最低位置1  }			 delay_us(1); }if(ack)IIC_Ack();//应答elseIIC_NAck(); //非应答  return receive;
}
//eeprom.h
#ifndef _eeprom_H
#define _eeprom_H#include "system.h"
#include "iic.h"void AT24C02_Init(void); //初始化IIC
u8 AT24C02_Check(void);  //检查器件是否可读写u8 AT24C02_ReadOneByte(u8 ReadAddr);							//指定地址读取一个字节
void AT24C02_WriteOneByte(u8 WriteAddr,u8 DataToWrite);		//指定地址写入一个字节
void AT24C02_Write(u8 WriteAddr,u8 *pBuffer,u8 NumToWrite);	//从指定地址开始写入指定长度的数据
void AT24C02_Read(u8 ReadAddr,u8 *pBuffer,u8 NumToRead);   	//从指定地址开始读出指定长度的数据#endif//eeprom.c
#include "eeprom.h"
#include "SysTick.h"//初始化
void AT24C02_Init(void)
{IIC_Init();//IIC初始化
}//检查AT24C02是否可读写
u8 AT24C02_Check(void)
{AT24C02_WriteOneByte(255,0XFF);//AT24C02存储容量为256个字节，往最后一个地址写入一个字节0xFFu8 temp = AT24C02_ReadOneByte(255);	  if(temp==0XFF)return 0;elsereturn 1;											  
}//从指定位置读一个字节
u8 AT24C02_ReadOneByte(u8 ReadAddr)
{				  u8 receive=0;IIC_Start(); IIC_Send_Byte(0XA0);	//总线寻址：向总线发送IIC设备地址0XA0,读写方向为0写数据	   IIC_Wait_Ack();	//等待应答，建立通信连接 IIC_Send_Byte(ReadAddr);	//向设备发送要操作的地址IIC_Wait_Ack();	    IIC_Start();	//读写方向改变时，需要重新发送起始信号  	 	   IIC_Send_Byte(0XA1);	//读写方向为1读数据			   IIC_Wait_Ack();receive=IIC_Read_Byte(0);	//接收一个字节，发送非应答信号	   IIC_Stop();    return receive;
}//向指定位置写一个字节
void AT24C02_WriteOneByte(u8 WriteAddr,u8 DataToWrite)
{				   	  	    																 IIC_Start();	IIC_Send_Byte(0XA0);   //总线寻址：向总线发送IIC设备地址0XA0,读写方向为0写数据IIC_Wait_Ack();	//等待应答，建立通信连接	   IIC_Send_Byte(WriteAddr);	//向设备发送要操作的地址IIC_Wait_Ack(); 	 										  		   IIC_Send_Byte(DataToWrite);     //发送一个字节							   IIC_Wait_Ack();  		    	   IIC_Stop();  
}//从指定位置读NumToRead个字节
void AT24C02_Read(u8 ReadAddr,u8 *pBuffer,u8 NumToRead)
{while(NumToRead){*pBuffer++=AT24C02_ReadOneByte(ReadAddr++);	NumToRead--;}
} //向指定位置写NumToWrite个字节
void AT24C02_Write(u8 WriteAddr,u8 *pBuffer,u8 NumToWrite)
{while(NumToWrite--){AT24C02_WriteOneByte(WriteAddr,*pBuffer);WriteAddr++;pBuffer++;}
}
//main.c#include <stdlib.h> 
#include <stdio.h> 
#include "usart.h"
#include "Systick.h"
#include "eeprom.h"int main()
{u8 writedat;u8 readdat;USART1_Init(115200);//初始化串口SysTick_Init(72);//初始化滴答定时器AT24C02_Init();//初始化AT24C02while(AT24C02_Check())//判断AT24C02可否读写，阻塞{printf("AT24C02读写异常!\r\n");delay_ms(500);}printf("AT24C02读写正常!\r\n");while(1){writedat = rand();AT24C02_WriteOneByte(0,writedat);printf("地址0写入 = %d\r\n",writedat);delay_ms(1000);readdat = AT24C02_ReadOneByte(0);printf("地址0读取 = %d\r\n",readdat);delay_ms(1000);}
}

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