STM32之IIC详解

6. 读写标志位

5. I2C 头文件内容

myiic.h:

#ifndef _MY_IIC_H
#define _MY_IIC_H
#include "stm32f10x.h"
#include "systick.h"
#define EEPROM_24C02_ADDRESS (0xA0)
#define I2C_DELAY_US (5)
// PB6 ==> SCL
#define I2C_SCL_PIN (0x01 << 6)
// PB7 ==> SDA
#define I2C_SDA_PIN (0x01 << 7)
/**
* @brief I2C 对应引脚初始化，目前使用的 IIC 协议对应引脚
* PB6 ==> IIC_SCL 时钟线
* PB7 ==> IIC_SDA 数据线
*/
void I2C_GPIO_Init(void);
/**
* @brief 设置 SCL 时钟线高低电平
*
* @param state 对应数据为 1，SCL 拉高，对应数据为 0，SCL 拉低
*/
void SCL_Set(u8 state);
/**
* @brief 设置 SDA 数据线高低电平
*
* @param state 对应数据为 1，SDA 拉高，对应数据为 0，SDA 拉低
*/
void SDA_Set(u8 state);
/**
* @brief 设置 SDA 对应 PB7 GPIO 工作模式改为输入模式
* 主要用于
* 1. 24C02 设备应答信息获取
* 2. 读取设备存储数据操作使用。
*/
void SDA_Input_Mode(void);
/**
* @brief 设置 SDA 对应 PB7 GPIO 工作模式改为输出模式
* 主要用于
* 1. 应答操作完成模式切换
* 2. 读取操作完成模式切换
*/
void SDA_Output_Mode(void);
/**
* @brief 读取 SDA 数据上 IDR 输入端的电平情况
* 主要用于
* 1. IIC 从设备应答信号
* 2. IIC 存储设备读取信息反馈
*/
u8 SDA_Read(void);
/**
* @brief 读取 SCL 数据上 IDR 输入端的电平情况
* 主要用于
* 1. 主要用于判断读取数据 0 或者 1 情况
*/
u8 SCL_Read(void);
/**
* @brief I2C 起始信号，流程
* 1. SCL 和 SDA 高电平。I2C_Delay
* 2. SDA 低电平，I2C_Delay
* 3. SCL 低电平 I2C_Delay
*/
void I2C_Start(void);
/**
* @brief I2C 停止信号，流程
* 1. SCL 和 SDA 低电平。I2C_Delay
* 2. SCL 高电平，I2C_Delay
* 3. SDA 高电平， I2C_Delay
* 此时 I2C 进入【空闲状态】
*/
void I2C_Stop(void);
/**
* @brief I2C 延时控制函数，延时时间为 5 us
*/
void I2C_Delay(void);
/**
* @brief I2C 发送一个字节数据到 I2C 总线
* 主要用于:
* 1. 设备地址【7 位】 + 读写标志位发送【1位】 ==> 1 字节
* 2. I2C 设备寄存器地址【8位】==> 1 字节
* 3. 写入到 I2C 设备的字节数据【8位】 ==> 1 字节
*
* @return 发送成功 ACK 应答信息已获取，返回 0，否则返回 1
*/
u8 I2C_SendByte(u8 data);
/**
* @brief I2C 从数据总线中读取 1 个字节数据内容
* 主要用于:
* 1. MCU 读取设备中数据存储字节。
*
* @param ack 如果 ACK 为 0 表示继续读取，如果为 1 表示 NACK 不再读取
*
* @return 读取到的 1 个字节数据内容
*/
u8 I2C_ReadByte(u8 ack);
/**
* @brief 写入一个字节数据到 EERPOM 指定寄存器位置
*
* @param addr 目标寄存器存储当前数据的地址
* @param data 目标写入到 EERPOM 存储器中的数据
* @return 写入成功返回 0，失败返回 1
*/
u8 EEPROM_WriteByte(u8 addr, u8 data);
/**
* @brief 读取 EEPROM 一个字节数据
*
* @param addr 目标寄存器存储当前数据的地址
* @return 返回是读取到的数据内容
*/
u8 EEPROM_ReadByte(u8 addr);
/**
* @brief 写入一页数据到 EEPROM 芯片中。一页数据最大 8 个字节
*
* @param addr 目标寄存器存储当前数据的起始地址
* @param data 目标写入到 EERPOM 存储器中的数据
* @param len 目标写入到当前 EEPROM 中的数据个数
* @return 写入成功返回 0，失败返回 1
*/
u8 EEPROM_WritePage(u8 addr, u8 *data, u8 len);
/**
* @brief 读取 EEPROM 芯片中一页数据存储到 buffer 中 。一页数据最大 8 个字节
*
* @param addr 目标寄存器读取数据的起始地址
* @param buffer 存储 EERPOM 临时空间
* @param len 临时空间空间字节数
* @return 写入成功返回 0，失败返回 1
*/
u8 EEPROM_ReadPage(u8 addr, u8 *buffer, u8 len);
#endif

myiic.c:

#include "myiic.h"void I2C_GPIO_Init(void){/*PB6 ==> IIC_SCL 时钟线 PB7 ==> IIC_SDA 数据线*//*1. RCC 使能当前 GPIOB 组引脚*/RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;/*2. 通过 GPIOB CRL 控制 PB6 和 PB7 引脚根据官方手册提示 IIC_SCL IIC_SDA 对应复用开漏模式*/GPIOB->CRL &= ~(0x77000000);GPIOB->CRL |= 0x77000000;/*3. 利用 GPIOB_BSRR 寄存器，控制 PB6 和 PB7 引脚 ODR 对外输出高电平，进入 IIC 空闲状态。*///等价于操作ODR，同时拉高SDA和SCL引脚GPIOB->BSRR |= (0x3 << 6);
}void SCL_Set(u8 state){//PB6 ==>SCLif(state){//利用BSRR拉好输出，控制ODR为1GPIOB->BSRR |= I2C_SCL_PIN;}else{//利用BRR拉低输出，控制ODR为0GPIOB->BRR |= I2C_SCL_PIN;}
}void SDA_Set(u8 state){//PB7 ==> SDAif(state){GPIOB->BSRR |= I2C_SDA_PIN;}else{GPIOB->BRR |= I2C_SDA_PIN;}
}void SDA_Input_Mode(void){// PB7 ==> SDA/*SDA 输入模式选择【浮空输入】因为外部的 IIC 设备具备明确的驱动能力和明确的高低电平信号利用浮空模式完全取决于外部设备信号的情况，获取相关的读取数据内容*/GPIOB->CRL &= ~(0xF0000000);GPIOB->CRL |= (0x40000000);
}void SDA_Output_Mode(void)
{// PB7 ==> SDA/*SDA 从输入模式回到复用开漏模式*/GPIOB->CRL &= ~(0xF0000000);GPIOB->CRL |= (0x70000000);
}u8 SDA_Read(void)
{// PB7 ==> SDA return (GPIOB->IDR & I2C_SDA_PIN) ? 1 : 0;
}u8 SCL_Read(void)
{// PB6 ==> SCLreturn (GPIOB->IDR & I2C_SCL_PIN) ? 1 : 0;
}void I2C_Start(void){/*【注意】保证 SDA 处于输出工作模式。*/SDA_Output_Mode();//SDA和SCL都是高电平状态SDA_Set(1);SCL_Set(1);I2C_Delay();  //5ms延迟//拉低SDA，触发起始信号SDA_Set(0);I2C_Delay(); // 5 us 延时// SCL 拉低，进入后续的数据发送传递过程。SCL_Set(0);I2C_Delay(); // 5 us 延时
}void I2C_Stop(void)
{/*【注意】保证 SDA 处于输出工作模式。*/SDA_Output_Mode();// SDA 和 SCL 同时设置为低电平状态。处于应答信号完成阶段。SDA_Set(0);SCL_Set(0);I2C_Delay(); // 5 us 延时// SCL 拉高SCL_Set(1);I2C_Delay(); // 5 us 延时// SDA 拉高，SDA 在 SCL 高电平状态中，进行了【低电平到高电平】跳变// 触发停止信号【STOP】SDA_Set(1); I2C_Delay(); // 5 us 延时// 完成操作之后，当前 SCL 和 SDA 都处于高电平状态【空闲状态】
}void I2C_Delay(void)
{/*利用当前 5 us 延时控制，进行高低电平切换每 10 us 是一个高低电平工作时间，整个程序中周期对应 100 KHz对应 I2C 标准模式 100Kbit/s 传输速度*/SysTick_Delay_us(I2C_DELAY_US);
}u8 I2C_SendByte(u8 data){u8 i = 0;u8 ack = 0;/*【注意】保证 SDA 处于输出工作模式。*/SDA_Output_Mode();// 【数据发送代码】for(i = 0;i < 8;i++){//时钟线拉低，此时处于时钟开始阶段SCL_Set(0);I2C_Delay();//跟0x80与运算可以提取u8的最高位if(data & 0x80){//要发送'1'SDA_Set(1);}else{SDA_Set(0); // I2C 数据 0}I2C_Delay(); // 5 us 延时//改完SDA电平之后，拉高SCL，以便从设备读取SDASCL_Set(1);I2C_Delay(); // 5 us 延时// 数据需要左移 1 位，抹掉原本最高位data <<= 1;}// 【I2C 设备应答信号】//数据发送完成之后，SCL先拉低SCL_Set(0);I2C_Delay();//准备接收从设备的应答信号，所以要改为输入模式/*SDA 从输出模式改为输入模式，用于接收 I2C 设备的应答信号输入模式 ==> 浮空输入*/SDA_Input_Mode();// 设置当前 SDA ODR 为 1 电平处于高电平状态。也可以认为是// 释放当前 SDA 数据线。电平状态交给外部设备控制，利用浮空读取SDA_Set(1); I2C_Delay();// SCL 时钟拉高，时钟触发！！！通知从设备，我要开始采样了，你该发应答了！！！SCL_Set(1);I2C_Delay();/*读取当前 SDA 数据线的输入数据情况，判断当前 ACK 数据。*/ack = SDA_Read();// SCL 时钟拉低SCL_Set(0);/*修改 SDA 处于输出工作模式。*/SDA_Output_Mode();return ack;
}u8 I2C_ReadByte(u8 ack)
{u8 data = 0;u8 i = 0;/*【注意】SDA 工作模式修改为输入模式，同时 SDA 设置为高电平状态，利用浮空输入模式，通过外部设备修改当前 SDA 输入电平信号*/SDA_Input_Mode();SDA_Set(1);for (i = 0; i < 8; i++){/*时钟线拉低，进入准备状态*/SCL_Set(0);I2C_Delay();// 时钟线拉高，进入数据读取状态SCL_Set(1);I2C_Delay();data <<= 1;// 在 SCL 高电平状态下，判断当前 SDA 输入电平情况if (SDA_Read()){// 如果 SDA_Read() 返回值为 1 表示读取到高电平data |= 0x01;}}// 发送 ACK 或者 NACK 操作SCL_Set(0);I2C_Delay();/*修改当前 SDA 为输出模式，用于 MCU 发送应答信号ACK 表示接受数据成功，可以继续读取NACK 表示数据接收完成，不再继续读取数据。*/SDA_Output_Mode();if (ack){SDA_Set(1); // 发送 NACK 不再读取后续内容}else{SDA_Set(0); // 发送 ACK 表示继续读取后续数据内容}I2C_Delay();// SCL 时钟拉高将 SDA 数据明确发送SCL_Set(1);I2C_Delay();// SCL 时钟拉低，进入下一次时钟周期SCL_Set(0);return data;
}u8 EEPROM_WriteByte(u8 addr,u8 data){u8 retry = 3;  //重试次数u16 timeout = I2C_TIMEOUT;//利用retry控制I2C写入一个字节数据到设备，尝试3次while(retry--){// 1.起始位I2C_Start();/*2. 发送目标设备地址 + R/W 标志位*/if(I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS)){// 所有发送操作一致，如何一个发送失败，直接停止位// 利用 continue 会到 while 循环控制，进入下一次// 数据发送完整流程。I2C_Stop();continue;}/*3. 目标存储数据寄存器的地址*/if(I2C_SendByte(addr)){I2C_Stop();continue;}/*4. 发送数据到I2C设备*/if(I2C_SendByte(data)){I2C_Stop();continue;}//5. 停止位I2C_Stop();/*一旦发送数据完毕，24C02 设备进入【冥想状态】，需要内部进行数据存储处理，需要一定的周期时间。此时，24C02 不会应答任何外部数据。*/while(timeout--){I2C_Start();/*I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS) 发送设备地址，找到目标设备判断是否应答1. 没有应答，24C02 处于数据处理过程2. 如果有应答，24C02 数据处理完毕*/if(!I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS)){I2C_Stop();return 0;}I2C_Stop();}}return 1;
}u8 EEPROM_ReadByte(u8 addr) 
{u8 retry = 3;u8 data = 0;while (retry--){// 1. I2C 起始位I2C_Start();/*2. 发送目标设备地址 + R/W 标志位【目标设备地址 + W操作】*/if (I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS)){// 所有发送操作一致，如何一个发送失败，直接停止位// 利用 continue 会到 while 循环控制，进入下一次// 数据发送完整流程。I2C_Stop();continue;}/*3. 目标存储数据寄存器地址*/if (I2C_SendByte(addr)){I2C_Stop();continue;}/*4. 直接开始 I2C 起始位，作为读取操作数据帧第二段内容开启*/I2C_Start();/*5. 发送目标设备地址 + R 读取标志位*/if (I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS | 0x01)){I2C_Stop();continue;}/*6. 读取数据，并且本次读取是读取一个字节数据，需要发送 NACK告知设备，读取已完成*/data = I2C_ReadByte(1);I2C_Stop();return data;}return 0;
}u8 EEPROM_WritePage(u8 addr,u8 *data,u8 len){u8 i = 0;u16 timeout = I2C_TIMEOUT;//1. 判断用户提供的写入数据长度是否大于8,24c02一页对应8个字节if(len > 8){//直接返回1，表示操作错误return I2C_ERROR;}// 1.起始位I2C_Start();// 2.目标设备地址 + w写入标记if(I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS)){I2C_Stop();return I2C_ERROR;}//3. 目标写入数据寄存器首位寄存器地址if(I2C_SendByte(addr)){I2C_Stop();return I2C_ERROR;}//4.循环发送数据到24c02for(i = 0;i < len;i++){/*data 直接按照数组行为进行操作。*/if(I2C_SendByte(data[i])){I2C_Stop();return I2C_ERROR;}}I2C_Stop();/*一旦发送数据完毕，24C02 设备进入【冥想状态】，需要内部进行数据存储处理，需要一定的周期时间。此时，24C02 不会应答任何外部数据。*/while(timeout--){I2C_Start();/*I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS) 发送设备地址，找到目标设备判断是否应答1. 没有应答，24C02 处于数据处理过程2. 如果有应答，24C02 数据处理完毕*/if (!I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS)){I2C_Stop();return I2C_SUCCESS;}I2C_Stop();}return I2C_SUCCESS;
}u8 EEPROM_ReadPage(u8 addr, u8 *buffer, u8 len) 
{u8 i = 0;// 1. 判断用户提供的写入数据长度是否大于 8 ，24C02 一页对应 8 个字节if (len > 8){return I2C_ERROR;}// 1. I2C 起始信号I2C_Start();// 2. 目标设备地址 + W 写入标记if (I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS)){I2C_Stop();return I2C_ERROR;}// 3. 目标读取数据寄存器首位寄存器地址if (I2C_SendByte(addr)){I2C_Stop();return I2C_ERROR;}// 4. 直接重新开启 I2C 起始位操作I2C_Start();// 5. 目标设备地址 + R 读取标记if (I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS | 0x01)){I2C_Stop();return I2C_ERROR;}// 6. 利用 for 循环读取数据内容，存储到 buffer 缓冲区中for (i = 0; i < len; i++){/*读取操作分为两种情况1. 在最后一个读取内部之前，每一次读完完成，都需要发送 ACK 应答表示数据继续读取。2. 最后一个字节读取完成，发送 NACK 应答，表示读取完成。*/if (i == len - 1){buffer[i] = I2C_ReadByte(1);}else	{buffer[i] = I2C_ReadByte(0);}}I2C_Stop();return I2C_SUCCESS;
}

main.c:

#include "stm32f10x.h"#include "led.h"
#include "key.h"
#include "delay.h"
#include "beep.h"
#include "usart1.h"
#include "adc.h"
#include "systick.h"
//#include "tim6.h"
//#include "tim3.h"
//#include "sg90.h"
#include "myiic.h"int main(void)
{Led_Init();USART1_Init(115200);USART1_Interrupt_Enable();I2C_GPIO_Init();u8 data[5] = {0x11, 0x12, 0x13, 0x14, 0x15};u8 buffer[5] = {0};EEPROM_WritePage(0x11, data, 5);EEPROM_ReadPage(0x11, buffer, 5);for (u8 i = 0; i < 5; i++){printf("data[%d] = %d\n", i, data[i]);printf("buffer[%d] = %d\n", i, buffer[i]);}while (1){Led1_Ctrl(1);}}