STM32---IIC通信协议（含源码，小白进）

写在前面：在前面的学习过程中，我们学习了串口通信的USART（通用同步异步收发器），本节我们将继续学习一种串行通信协议——IIC通信协议。之前我使用51单片机也分享过相关的IIC通信的知识，其实本质的知识是相通的，本节我们继续探讨STM32关于IIC的基础知识。

一、IIC总线协议介绍

1.1基础介绍

常见的通信协议有：串口、SPI、IIC、CAN以及USB；

IIC：集成电路总线，是一种同步、串行、半双工通信总线；

同步：含有时钟线SCL；串行:数据的传输是一位一位传送的；半双工：单方向发、单方向收；

什么是总线？什么又是协议呢？

        这其实是一种说法，总线就是从硬件层面看，是传输数据的通道，协议是从软件层面看，是传输数据的规则。总线就好比是一条道路，而协议是通过这条道路的交规。

IIC总线的特点：

1、总线由数据线 SDA 和时钟线 SCL 构成的串行总线，数据线用来传输数据，时钟线用来
同步数据收发。并且都接有上拉电阻，保证总线在空闲状态为高电平。

2、总线支持多设备连接，允许多主机并存，每个设备都有属于自己的设备地址，所以我们只需要知道器件的地址，根据时序就可以实现微控制器与器件之间的通信。

3、连接到总线上的数目受总线的最大电容400pf限制，（寄生电容）每个设备都有电容；

4、数据的传输速率：

标准模式：100kbit/s；快速模式：400kbit/s；高速模式：3.4Mbit/s；

IIC协议：

三个信号：起始信号、停止信号与应答信号；

两个注意：数据的有效性；数据的传输顺序；

一个状态：空闲状态；

         I2C两设备进行通信的流程为：首先主机控制总线，通过总线时序找到想要通信的从设备（每个从设备都有固定地址），被选中的从机准备发送/接收收据，未被选中的从机打开上述开关，断绝同总线的联系。主机与从机传递数据，如果传递1直接打开开关通过上拉电阻实现总线高电平，如果传递0关闭开关，使总线达到低电平。主从机设备传递信息严格遵循相应的时序。

1.2 IIC协议

下图为:IIC协议的时序图：

其中主要为 1、起始信号；2、终止信号；3、应答信号；4、数据有效性；5、

数据传输；6、空闲状态；

1、起始信号与终止信号

 

起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平；

结束条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平；

2、应答信号

应答条件：在上拉电阻的影响下，SDA默认为高电平，而从机拉低SDA表示收到信号即（ACK），若没有收到则不用拉低（NACK）;发送完一个字节之后，主机在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，应该释放SDA）；

3、数据收发

        数据在低电平期间准备好，高电平期间数据发送（高电平期间保持有效），数据先发送高8、位，数据以8位（1bit）为一个单位进行发送。数据在SCL高电平期间，保持稳定，主句发送完数据释放数据线，不影响从机的应答；

1.3相关驱动代码：

起始信号
void iic_start(void)

{

        IIC_SDA(1);

        IIC_SCL(1);

        iic_delay();

        IIC_SDA(0);

        iic_delay();

        IIC_SCL(0);

        iic_delay()

}

 停止信号

void iic_stop(void)

{

        IIC_SDA(0);

        iic_delay();

        IIC_SCL(1);

        iic_delay();

        IIC_SDA(1);

        iic_delay();

}

发送应答信号

void iic_ack（void）

{

        IIC_SCL(0);

        iic_delay();

        IIC_SDA(0);

        iic_delay();

        IIC_SCL(1);

        iic_delay();

}

发送非应答信号

void iic_nack(void)

{

          IIC_SCL(0);

          iic_delay();

          IIC_SDA(0);

          iic_delay();

          IIC_SCL(1);

          iic_delay();

}

检测应答信号

uint8_t iic_wait_ack(void)

{

        IIC_SDA(1);

        iic_delay();

        IIC_SCL(1);

        iic_delay();

        if(IIC_READ_SDA)
                {

                 iic_stop();

                return 1;

                }

          IIC_SCL(1);  

          iic_delay();  

   

      reutn 0;  

}

发送一个字节：

void iic_send_byte(uint8_t data)
{
    uint8_t i;
    for (i=0;i<8;i++)
    {
        IIC_SDA((data&0x80)>>7); /* 高位先发送 */
        iic_delay();
        IIC_SCL(1);
        iic_delay();
        IIC_SCL(0);
        iic_delay();
        data<<=1;
    }
    IIC_SDA(1);      /* 发送完成，释放数据线 */
}

接收一个字节

uint8_t icc_recive_byte(uint8_t ack)
{
      uint8_t i,recive;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        recive<<=1;  /* 高位先输出,所以先收到的数据位要左移 */
        IIC_SCL(1);
        iic_delay();
        if(IIC_READ_SDA)
        {
        recive++; 
        }  
        IIC_SCL(0);
        iic_delay();      
    }
    if(ack==1)
    {
        iic_ack();/* 发送 ACK */
    }
   else
    {
        iic_nack();/* 发送 nACK */
    }

return recive;

}

二、AT2402介绍

2.1基础介绍

        24C02 是一个 2K bit 的串行 EEPROM 存储器，内部含有 256 个字节。在 24C02 里面还有
一个 8 字节的页写缓冲器。该设备的通信方式 IIC，通过其 SCL 和 SDA 与其他设备通信。

存储介质：E2PROM;

通讯接口：I2C通信接口；

容量：256字节；

1A0地址输入
2A1地址输入
3A2地址输入
4VSS电源地
5SDA串行地址和数据输入输出
6SCL串行时钟输入
7WP写保护
8VCC电源正极

AT24C02 器件地址为 7 位，高 4 位固定为 1010，低 3 位由 A0/A1/A2 信号线的电平决定。 因为传输地址或数据是以字节为单位传送的，当传送地址时， 器件地址占 7 位，还有最后一位（最低位 R/W）用来选择读写方向，它与地址 无关。其格式如下：

1010A2A1A0R/W

2.2 AT24C02读写时序

写操作：起始信号——地址和方向（设备地址+写）——应答——内存地址——数据内容——应答——停止；

读操作：起始信号——地址和方向（设备地址+写）——应答——内存地址——应答——起始信号——地址和方向（设备地址+读）——应答——数据——应答······——停止；

2.3 AT24C02驱动与步骤

IIC配置：

1、使能SCL和SDA引脚的时钟；

2、GPIO配置模式：SDA:复用开漏；SCL:复用推挽；

3、编写基本信息：起始，停止，应答，接收应答；

4、编写读写函数；

AT24C02驱动步骤：

1、初始化IIC接口；

2、编写写入/读取一个字节数据函数；

3、编写连续读写函数；

三、程序设计 

         每按下 KEY1，MCU 通过 IIC 总线向 24C02 写入数据，通过按下 KEY0 来控制 24C02 读
取数据。同时在 LCD 上面显示相关信息。LED0 闪烁用于提示程序正在运行。

源码文件：

链接：https://pan.baidu.com/s/1JtCEJ4oTfy6Da-Rffr93qg 
提取码：1022

myiic.c

#include "./BSP/IIC/myiic.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"/*** @brief       初始化IIC* @param       无* @retval      无*/
void iic_init()//
{__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();/* 使能 IIC 的 SCL 和 SDA 对应的 GPIO 时钟 */GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;gpio_init_struct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;gpio_init_struct.Pin=GPIO_PIN_6;gpio_init_struct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_LOW;gpio_init_struct.Pull=GPIO_PULLUP; HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpio_init_struct);/* 设置对应 GPIO 工作模式（SCL 推挽输出 SDA 开漏输出） */gpio_init_struct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_OD;gpio_init_struct.Pin=GPIO_PIN_7;gpio_init_struct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpio_init_struct);}/*** @brief       IIC延时函数，用于IIC读写的速度，IIC在进行数据传递时，时钟信号为高电平期间，数据线必须保持稳定延时的作用就是保持在高电平期间的数据稳定。* @param       无* @retval      无*/
static void iic_delay(void)
{delay_us(2);/* 2us 的延时, 读写速度在 250Khz 以内 */
}/*** @brief       IIC起始信号* @param       无* @retval      无*/
void icc_start()
{IIC_SCL(1);IIC_SDA(1);iic_delay();IIC_SDA(0);/* 在时钟为高电平期间，数据线由高电平变为低电平，表示起始信号 */iic_delay();IIC_SCL(0);  /* 钳住I2C总线，并没有把数据线释放，准备发送或接收数据，因为紧接着还是主机进行操作 */iic_delay();
}/*** @brief       IIC停止信号* @param       无* @retval      无*/
void icc_stop()
{  IIC_SDA(0);iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();IIC_SDA(1);/* 在时钟为高电平期间，数据线由低电平变高低电平，表示停止信号 */iic_delay();
}/*** @brief       IIC发送一个字节* @param       data: 要发送的数据* @retval      无*/
void iic_send_byte(uint8_t data)
{uint8_t i;for (i=0;i<8;i++){IIC_SDA((data&0x80)>>7); /* 高位先发送 */iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();IIC_SCL(0);iic_delay();data<<=1;}IIC_SDA(1);      /* 发送完成，释放数据线 */
}/*** @brief       IIC读取一个字节* @param       ack: ck=1时，发送ack; ack=0时，发送nack* @retval      接收到的数据*/
uint8_t icc_recive_byte(uint8_t ack)
{uint8_t i,recive;for(i=0;i<8;i++){recive<<=1;  /* 高位先输出,所以先收到的数据位要左移 */IIC_SCL(1);iic_delay();if(IIC_READ_SDA){recive++; }  IIC_SCL(0);iic_delay();      }if(ack==1){iic_ack();/* 发送 ACK */}else{iic_nack();/* 发送 nACK */}return recive;}
/*** @brief       等待应答信号* @param       无* @retval      返回0，接收应答成功返回1，接收应答失败*/
uint8_t icc_wait_ack(void)
{uint8_t wattime=0;uint8_t rack=0;IIC_SDA(1);    /* 主机释放数据线，由对应的从机进行拉低 */ iic_delay();IIC_SCL(1);     /* 高电平期间，从机发送应答信号 */iic_delay();while(IIC_READ_SDA) /* 主等待应答 */{wattime++;if(wattime>250){icc_stop();rack=1;         /* 超时，应答失败 */break; }}IIC_SCL(0);         /*时钟结束，应答成功 */iic_delay();return rack;
}/*** @brief       产生应答信号* @param       无* @retval      无*/
void iic_ack(void)
{IIC_SDA(0);     /* 产生应答信号 */iic_delay();IIC_SCL(1);     /* 高电平期间，发送应答信号 */iic_delay();IIC_SCL(0);iic_delay();IIC_SDA(1);     /* 释放数据线 */iic_delay();}/*** @brief       产生不应答信号* @param       无* @retval      无*/
void iic_nack(void)
{IIC_SDA(1);          /* 产生不应答信号 */iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();        /* 高电平期间，发送不应答信号 */IIC_SCL(0);iic_delay();
}

AT24Cxx.c

#include "./BSP/AT24CXX/AT24Cxx.h"
#include "./BSP/IIC/myiic.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
/*** @brief       初始化IIC接口* @param       无* @retval      无*/
void at24cxx_init(void)
{iic_init();
}
/*** @brief       在AT24CXX指定地址写入一个数据* @param       arr: 写入数据的目的地址* @param       data: 要写入的数据* @retval      无*/
void at24cxx_write_onebyte(uint16_t arr,uint8_t data)    
{icc_start();  /* 发送起始信号 */if(EE_type>AT24C16)     /* 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址 */{iic_send_byte(0XA0);icc_wait_ack();iic_send_byte(arr>>8);}else{iic_send_byte(0XA0 + ((arr >> 8) << 1));  /* 24C16以下信号发送器件 0XA0 + 高位a8/a9/a10地址,写数据 */ }icc_wait_ack();/* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */iic_send_byte(arr%256);/* 内存地址低位 */icc_wait_ack();iic_send_byte(data); /* 发送1字节 */icc_wait_ack(); /* 要等待ACK */icc_stop();     /* 产生一个停止条件 */delay_ms(10);   /* 注意: EEPROM 写入比较慢,必须等到10ms后再写下一个字节 */
}/**
* @brief
在 AT24CXX 指定地址读出一个数据
* @param
readaddr: 开始读数的地址
* @retval读到的数据
*/
uint8_t at24cxx_read_onebyte(uint16_t arr)
{uint8_t temp;icc_start();if(EE_type>AT24C16){iic_send_byte(0XA0);icc_wait_ack();iic_send_byte(arr>>8);}else{iic_send_byte(0XA0 + ((arr >> 8) << 1));   }icc_wait_ack();iic_send_byte(arr%256);icc_wait_ack();icc_start();iic_send_byte(0XA1);icc_wait_ack();temp=icc_recive_byte(0);icc_stop();return temp;
}
/**
* @brief
检查 AT24CXX 是否正常
*   @note
检测原理: 在器件的末地址写如 0X55, 然后再读取, 如果读取值为 0X55
*
则表示检测正常. 否则,则表示检测失败.
* @param无
* @retval检测结果
*0: 检测成功
*1: 检测失败
*/
uint8_t at24cxx_chack(void)
{uint8_t temp;uint16_t add  = EE_type;temp =at24cxx_read_onebyte(add);if(temp==0x55){return 0;}else{at24cxx_write_onebyte(add,0x55);temp =at24cxx_read_onebyte(add);if(temp==0x55)  return 0;}return 1;
}void at24cxx_read(uint16_t add,uint8_t *pbuf,uint16_t datalen){while(datalen--){*pbuf++=at24cxx_read_onebyte(add++);}    }void at24cxx_write(uint16_t add,uint8_t *pbuf,uint16_t datalen){while(datalen--){at24cxx_write_onebyte(add,*pbuf);add++;pbuf++;} }

main.c

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/AT24CXX/AT24Cxx.h"
const uint8_t g_text_buf[] = {"STM32 IIC TEST"};
#define TEXT_SIZE       sizeof(g_text_buf)  /* TEXT字符串长度 */
int main(void)
{uint8_t key;uint8_t datatemp[TEXT_SIZE];HAL_Init();                              /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);      /* 设置时钟, 72Mhz */usart_init(115200);                         /* 串口初始化为115200 */delay_init(72);                          /* 延时初始化 */LED_init(); lcd_init();    /* LED初始化 */key_init();at24cxx_init();lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "IIC TEST", RED);lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY1:Write  KEY0:Read", RED);    /* 显示提示信息 */while (at24cxx_chack()) /* 检测不到24c02 */{lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "24C02 Check Failed!", RED);delay_ms(500);lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "Please Check!      ", RED);delay_ms(500);  }lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "24C02 Ready!", RED);while(1){ key=key_scan();if (key == 1)   /* KEY1按下,写入24C02 */{lcd_fill(0, 150, 239, 319, WHITE);  /* 清除半屏 */lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Start Write 24C02....", BLUE);at24cxx_write(0, (uint8_t *)g_text_buf, TEXT_SIZE);lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "24C02 Write Finished!", BLUE);   /* 提示传送完成 */}if (key == 2)   /* KEY0按下,读取字符串并显示 */{lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Start Read 24C02.... ", BLUE);at24cxx_read(0, datatemp, TEXT_SIZE);lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "The Data Readed Is:  ", BLUE);   /* 提示传送完成 */lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, (char *)datatemp, BLUE);          /* 显示读到的字符串 */}}
}

key.c

#include "./BSP/KEY/key.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
void key_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();gpio_init_struct.Mode=GPIO_MODE_INPUT;gpio_init_struct.Pull=GPIO_PULLUP;gpio_init_struct.Pin=GPIO_PIN_4;HAL_GPIO_Init(GPIOE,&gpio_init_struct);gpio_init_struct.Mode=GPIO_MODE_INPUT;gpio_init_struct.Pull=GPIO_PULLUP;gpio_init_struct.Pin=GPIO_PIN_3;HAL_GPIO_Init(GPIOE,&gpio_init_struct);gpio_init_struct.Mode=GPIO_MODE_INPUT;gpio_init_struct.Pull=GPIO_PULLDOWN;gpio_init_struct.Pin=GPIO_PIN_0;HAL_GPIO_Init(GPIOA,&gpio_init_struct);}uint8_t  key_scan(void)
{uint8_t keyval = 0;if (KEY0 == 0|| KEY1==0 || WK_UP==1){delay_ms(10); if(KEY0==0){while(KEY0==0);                keyval=1;}if(KEY1==0){while(KEY1==0);                keyval=2;}if(WK_UP==1){while(WK_UP==0);                keyval=3;}}return keyval;}

led.c

#include "./BSP/LED/led.h"void LED_init()
{__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef gpiob_init_struct;gpiob_init_struct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;gpiob_init_struct.Pin=GPIO_PIN_5;gpiob_init_struct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpiob_init_struct);__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef gpioe_init_struct;gpioe_init_struct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;gpioe_init_struct.Pin=GPIO_PIN_5;gpioe_init_struct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOE, &gpioe_init_struct);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);}

lcd.c

此驱动代码太长，就不在展示，在百度网盘中的文件里面都有；

实验现象：

iic实验

总结：本节我们再次学习了STM32的IIC通信协议的基本知识，结合AT24C02的EEPROM进行了数据的读取实验，大家需要对IIC的时序十分熟悉，对代码的操作也需要亲自动手。有问题欢迎在评论区探讨。

创作不易，还请大家多多点赞支持！！！

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Linux文件系列: 深入理解缓冲区和C标准库的简易模拟实现 一.缓冲区的概念和作用二.一个样例三.理解样例1.样例解释2.什么是刷新? 四.简易模拟实现C标准库1.我们要实现的大致框架2.mylib.h的实现1.文件结构体的定义2.myfopen等等函数的声明3.完整mylib.h代码 3.myfopen函数的实…
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xss——权限维持，钓鱼

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后台植入cookie&#xff0c;表单劫持&#xff08;获得web权限才可以使用的&#xff09; 把后门植入后&#xff0c;当重新登录后台&#xff0c;就会触发这个代码&#xff0c;将数据发送给xss平台 第二种 我们可以通过这个找到&#xff0c;密码发送的地方&#xff0c;然后就可以…
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Learn OpenGL 06 坐标系统

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概述 局部坐标是对象相对于局部原点的坐标&#xff0c;也是物体起始的坐标。下一步是将局部坐标变换为世界空间坐标&#xff0c;世界空间坐标是处于一个更大的空间范围的。这些坐标相对于世界的全局原点&#xff0c;它们会和其它物体一起相对于世界的原点进行摆放。接下来我们…
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康奈尔开源近10万份审稿意见，未来论文发表或将由AI定夺

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大语言模型&#xff08;LLMs&#xff09;的进步为自动化论文评审开辟了新途径&#xff0c;这些模型在学术反馈领域展现出巨大潜力。自动化评审的核心优势在于其能够精准指出论文草稿的不足之处&#xff0c;助力作者优化研究。尽管已有丰富的同行评审数据&#xff0c;但现有自动…
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