【STM32】GPIO模拟I2C程序示例

00. 目录

文章目录

• 00. 目录
• 01. IIC简介
• 02. 功能描述
• 03. 硬件模块
• 04. 软件设计
• 05. 结果验证
• 06. 附录
• 07. 声明
  • 
    

01. 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中共有三种类型信号， 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。

02. 功能描述

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（KEY1）用来执行写入 24C02 的操作，另外一个按键（KEY0）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。

03. 硬件模块

硬件资源有：

1） 指示灯 DS0

2） KEY_UP 和 KEY1 按键

3） 串口（USMART 使用）

4） TFTLCD 模块

5） 24C02

04. 软件设计

myiic.h

#ifndef __MYIIC_H
#define __MYIIC_H
#include "sys.h" 

//IO方向设置
#define SDA_IN()  {GPIOB->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOB->MODER|=0<<9*2;} //PB9输入模式
#define SDA_OUT() {GPIOB->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOB->MODER|=1<<9*2;} //

//IO操作函数   
#define IIC_SCL    PBout(8) //SCL
#define IIC_SDA    PBout(9) //SDA  
#define READ_SDA   PBin(9)  //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

myiic.c

#include "myiic.h"
#include "delay.h"

//初始化IIC
void IIC_Init(void)
{           
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB时钟

    //GPIOB8,B9初始化设置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
    IIC_SCL=1;
    IIC_SDA=1;
}
//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;
}

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"
#include "usmart.h"
#include "lcd.h"
#include "rtc.h"
#include "rng.h"
#include "key.h"
#include "wkup.h"
#include "adc.h"
#include "dma.h"
#include "24cxx.h"


//要写入到24c02的字符串数组
const u8 TEXT_Buffer[]={"Explorer STM32F4 IIC TEST"};
#define SIZE sizeof(TEXT_Buffer)   


int main(void)
{ 
  u8 key;
  u16 i=0;
  u8 datatemp[SIZE];  
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
  delay_init(168);    //初始化延时函数
  uart_init(115200);  //初始化串口波特率为115200

  LED_Init();         //初始化LED 
  LCD_Init();         //LCD初始化 
  KEY_Init();         //按键初始化  
  AT24CXX_Init();     //IIC初始化 
  POINT_COLOR=RED; 
  LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4"); 
  LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"IIC TEST"); 
  LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
  LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2014/5/6");   
  LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY1:Write  KEY0:Read"); //显示提示信息    
  while(AT24CXX_Check())//检测不到24c02
  {
    LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"24C02 Check Failed!");
    delay_ms(500);
    LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Please Check!      ");
    delay_ms(500);
    LED1=!LED1;//DS0闪烁
  }
  LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"24C02 Ready!");    
  POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色  

  while(1)
  {
    key=Key_Scan();
    if(key==KEY1_PRESS)//KEY1按下,写入24C02
    {
      LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//清除半屏    
      LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Write 24C02....");
      AT24CXX_Write(0,(u8*)TEXT_Buffer,SIZE);
      LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"24C02 Write Finished!");//提示传送完成
    }
    if(key==KEY0_PRESS)//KEY0按下,读取字符串并显示
    {
      LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Read 24C02.... ");
      AT24CXX_Read(0,datatemp,SIZE);
      LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"The Data Readed Is:  ");//提示传送完成
      LCD_ShowString(30,190,200,16,16,datatemp);//显示读到的字符串
    }
    i++;
    delay_ms(10);
    if(i==20)
    {
      LED1=!LED1;//提示系统正在运行 
      i=0;
    }      
  }       

}

05. 结果验证

略

06. 附录

​6.1 【STM32】STM32系列教程汇总​

网址：​​【STM32】STM32系列教程汇总​​

07. 声明

该教程参考了正点原子的《STM32 F4 开发指南》