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2018年05月20日 | STM32F1使用I/0模拟I2C接口

2018-05-20 来源：eefocus

使用模拟时序的方法，对比于硬件I2C接口来说，在实时性和传输速度上会带来一些无法避免的下降，但是I2C总线本身也不是一种速度很快的总线（据相关资料可查，最高的速度为400KHZ），同时也不需要具备很高的实时性能。
所以，模拟I2C时序完全能满足绝大部分的场合要求，并且移植性得到了很大的提高。
闲话不多说，贴上代码，大家一起分享下。

首先贴出 i2c_soft.h实现：

/***********************************************************************************

* 文件名：i2c_soft.h

* 描述：使用I/0模拟I2C接口

* 实验平台：神舟III号

* 库版本：ST3.0.0

**********************************************************************************/

#ifndef __I2C_SOFT_H

#define __I2C_SOFT_H

#include "stm32f10x.h"

#define SCL_PIN GPIO_Pin_6

#define SDA_PIN GPIO_Pin_7

#define SCL_PORT GPIOB

#define SDA_PORT GPIOB

#define SCL_RCC_CLOCK RCC_APB2Periph_GPIOB

#define SDA_RCC_CLOCK RCC_APB2Periph_GPIOB

#define SCL_H GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_6

#define SCL_L GPIOB->BRR = GPIO_Pin_6

#define SDA_H GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_7

#define SDA_L GPIOB->BRR = GPIO_Pin_7

#define SCL_read GPIOB->IDR & GPIO_Pin_6

#define SDA_read GPIOB->IDR & GPIO_Pin_7

#define I2C_PageSize 8 //24C02每页8字节

void I2C_GPIO_Config(void);

bool I2C_WriteByte(u8 SendByte, u16 WriteAddress, u8 DeviceAddress);

bool I2C_BufferWrite(u8* pBuffer, u8 length, u16 WriteAddress, u8 DeviceAddress);

void I2C_PageWrite(u8* pBuffer, u8 length, u16 WriteAddress, u8 DeviceAddress);

bool I2C_ReadByte(u8* pBuffer, u8 length, u16 ReadAddress, u8 DeviceAddress);

void I2C_Test(void);

#endif

然后贴出 i2c_soft.c实现：

/***********************************************************************************

* 文件名：i2c_soft.c

* 描述：使用I/0模拟I2C接口

* 实验平台：神舟III号

* 库版本：ST3.0.0

* 作者：xiayufeng xiayufeng90520@163.com

* 博客：http://hi.baidu.com/xiayufeng520

**********************************************************************************/

#include "i2c_soft.h"

#include "usart1.h"

extern void Delay_ms(__IO u32 nTime);

* 函数名：void I2C_GPIO_Config(void)

* 描述 : I2C管脚初始化

* 输入：无

* 输出 : 无

void I2C_GPIO_Config(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(SCL_RCC_CLOCK | SDA_RCC_CLOCK ,ENABLE);

//初始化SCL管脚

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SCL_PIN;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;

GPIO_Init(SCL_PORT, &GPIO_InitStructure);

//初始化SDA管脚

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SDA_PIN;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;

GPIO_Init(SDA_PORT, &GPIO_InitStructure);

}

* 函数名: void I2C_delay(void)

* 描述 : 短暂延时

* 输入 : 无

* 输出 : 无

* 说明 : 内部定义的i可以优化速度，经测试最低到5还能写入

static void I2C_delay(void)

{

u8 i=100;

while(i)

{

i--;

}

* 函数名: bool I2C_Start(void)

* 描述 : 起始信号

* 输入 : 无

* 输出 : TRUE : 成功

FALSE : 失败

* 说明 :

static bool I2C_Start(void)

{

SDA_H;

SCL_H;

I2C_delay();

if(!SDA_read)

return FALSE; //SDA线为低电平则总线忙,退出

SDA_L;

I2C_delay();

if(SDA_read)

return FALSE; //SDA线为高电平则总线出错,退出

SDA_L;

I2C_delay();

return TRUE;

}

* 函数名: static void I2C_Stop(void)

* 描述 : 终止信号

* 输入 : 无

* 输出 : 无

* 说明 :

static void I2C_Stop(void)

{

SCL_L;

I2C_delay();

SDA_L;

I2C_delay();

SCL_H;

I2C_delay();

SDA_H;

I2C_delay();

}

* 函数名: static void I2C_Ack(void)

* 描述 : 应答信号

* 输入 : 无

* 输出 : 无

* 说明 :

static void I2C_Ack(void)

{

SCL_L;

I2C_delay();

SDA_L;

I2C_delay();

SCL_H;

I2C_delay();

SCL_L;

I2C_delay();

}

* 函数名: void I2C_NoAck(void)

* 描述 : 无应答信号

* 输入 : 无

* 输出 : 无

* 说明 :

static void I2C_NoAck(void)

{

SCL_L;

I2C_delay();

SDA_H;

I2C_delay();

SCL_H;

I2C_delay();

SCL_L;

I2C_delay();

}

* 函数名: bool I2C_Start(void)

* 描述 : 等待应答信号

* 输入 : 无

* 输出 : TRUE : 有应答

FALSE : 无应答

* 说明 :

static bool I2C_WaitAck(void)

{

SCL_L;

I2C_delay();

SDA_H;

I2C_delay();

SCL_H;

I2C_delay();

if(SDA_read)

{

SCL_L;

return FALSE;

}

SCL_L;

return TRUE;

}

* 函数名: static void I2C_SendByte(u8 SendByte)

* 描述 : 发送一个字节

* 输入 : SendByte : 字节数据

* 输出 : 无

* 说明 : 数据从高位到低位

static void I2C_SendByte(u8 SendByte)

{

u8 i=8;

while(i--)

{

SCL_L;

I2C_delay();

if(SendByte&0x80)

SDA_H;

else

SDA_L;

SendByte<<=1;

I2C_delay();

SCL_H;

I2C_delay();

}

SCL_L;

}

* 函数名: static u8 I2C_ReceiveByte(void)

* 描述 : 读取一个字节

* 输入 : 无

* 输出 : 字节数据

* 说明 : ReceiveByte : 数据从高位到低位

static u8 I2C_ReceiveByte(void)

{

u8 i=8;

u8 ReceiveByte=0;

SDA_H;

while(i--)

{

ReceiveByte<<=1;

SCL_L;

I2C_delay();

SCL_H;

I2C_delay();

if(SDA_read)

{

ReceiveByte|=0x01;

}

SCL_L;

return ReceiveByte;

}

* 函数名: bool I2C_WriteByte(u8 SendByte, u16 WriteAddress, u8 DeviceAddress)

* 描述 : 写入1字节数据

* 输入 : SendByte : 要写入数据

WriteAddress : 写入地址

DeviceAddress : 器件地址

* 输出 : TRUE : 成功

FALSE : 失败

* 说明 :

bool I2C_WriteByte(u8 SendByte, u16 WriteAddress, u8 DeviceAddress)

{

if(!I2C_Start())

return FALSE;

I2C_SendByte(((WriteAddress & 0x0700) >>7) | DeviceAddress & 0xFFFE);//设置高起始地址+器件地址

if(!I2C_WaitAck())

{

I2C_Stop();

return FALSE;

}

I2C_SendByte((u8)(WriteAddress & 0x00FF)); //设置低起始地址

I2C_WaitAck();

I2C_SendByte(SendByte);

I2C_WaitAck();

I2C_Stop();

Delay_ms(10);//注意：因为这里要等待EEPROM写完，可以采用查询或延时方式(10ms)

return TRUE;

}

* 函数名: bool I2C_WriteByte(u8 SendByte, u16 WriteAddress, u8 DeviceAddress)

* 描述 : 写入1串数据

* 输入 : pBuffer : 要写入数据缓冲区指针

length : 待写入长度

WriteAddress : 写入地址

DeviceAddress : 器件地址

* 输出 : TRUE : 成功

FALSE : 失败

* 说明 : 注意不能跨页写

bool I2C_BufferWrite(u8* pBuffer, u8 length, u16 WriteAddress, u8 DeviceAddress)

{

if(!I2C_Start())

return FALSE;

I2C_SendByte(((WriteAddress & 0x0700) >>7) | DeviceAddress & 0xFFFE);//设置高起始地址+器件地址

if(!I2C_WaitAck())

{

I2C_Stop();

return FALSE;

}

I2C_SendByte((u8)(WriteAddress & 0x00FF)); //设置低起始地址

I2C_WaitAck();

while(length--)

{

I2C_SendByte(* pBuffer);

I2C_WaitAck();

pBuffer++;

}

I2C_Stop();

Delay_ms(10);//注意：因为这里要等待EEPROM写完，可以采用查询或延时方式(10ms)

return TRUE;

}

* 函数名: bool I2C_WriteByte(u8 SendByte, u16 WriteAddress, u8 DeviceAddress)

* 描述 : 写入1串数据

* 输入 : pBuffer : 要写入数据缓冲区指针

length : 待写入长度

WriteAddress : 写入地址

DeviceAddress : 器件地址

* 输出 : TRUE : 成功

FALSE : 失败

* 说明 : 跨页写入1串数据

void I2C_PageWrite( u8* pBuffer, u8 length, u16 WriteAddress, u8 DeviceAddress)

{

u8 NumOfPage = 0, NumOfSingle = 0, Addr = 0, count = 0;

Addr = WriteAddress % I2C_PageSize; //写入地址是开始页的第几位

count = I2C_PageSize - Addr; //在开始页要写入的个数

NumOfPage = length / I2C_PageSize; //要写入的页数

NumOfSingle = length % I2C_PageSize; //不足一页的个数

if(Addr == 0) //写入地址是页的开始

{

if(NumOfPage == 0) //数据小于一页

{

I2C_BufferWrite(pBuffer,NumOfSingle,WriteAddress,DeviceAddress); //写少于一页的数据

}

else //数据大于等于一页

{

while(NumOfPage)//要写入的页数

{

I2C_BufferWrite(pBuffer,I2C_PageSize,WriteAddress,DeviceAddress);//写一页的数据

WriteAddress += I2C_PageSize;

pBuffer += I2C_PageSize;

NumOfPage--;

Delay_ms(10);

}

if(NumOfSingle!=0)//剩余数据小于一页

{

I2C_BufferWrite(pBuffer,NumOfSingle,WriteAddress,DeviceAddress); //写少于一页的数据

Delay_ms(10);

}

else //写入地址不是页的开始

{

if(NumOfPage== 0) //数据小于一页

{

I2C_BufferWrite(pBuffer,NumOfSingle,WriteAddress,DeviceAddress); //写少于一页的数据

}

else //数据大于等于一页

{

length -= count;

NumOfPage = length / I2C_PageSize; //重新计算要写入的页数

NumOfSingle = length % I2C_PageSize; //重新计算不足一页的个数

if(count != 0)

{

I2C_BufferWrite(pBuffer,count,WriteAddress,DeviceAddress); //将开始的空间写满一页

WriteAddress += count;

pBuffer += count;

}

while(NumOfPage--) //要写入的页数

{

I2C_BufferWrite(pBuffer,I2C_PageSize,WriteAddress,DeviceAddress);//写一页的数据

WriteAddress += I2C_PageSize;

pBuffer += I2C_PageSize;

}

if(NumOfSingle != 0)//剩余数据小于一页

{

I2C_BufferWrite(pBuffer,NumOfSingle,WriteAddress,DeviceAddress); //写少于一页的数据

}

* 函数名: bool I2C_ReadByte(u8* pBuffer, u8 length, u16 ReadAddress, u8 DeviceAddress)

* 描述 : 读出1串数据

* 输入 : pBuffer : 要读取数据缓冲区指针

length : 待读取长度

WriteAddress : 读取地址

DeviceAddress : 器件地址

* 输出 : TRUE : 成功

FALSE : 失败

* 说明 : 跨页写入1串数据

bool I2C_ReadByte(u8* pBuffer, u8 length, u16 ReadAddress, u8 DeviceAddress)

{

if(!I2C_Start())return FALSE;

I2C_SendByte(((ReadAddress & 0x0700) >>7) | DeviceAddress & 0xFFFE);//设置高起始地址+器件地址

if(!I2C_WaitAck()){I2C_Stop(); return FALSE;}

I2C_SendByte((u8)(ReadAddress & 0x00FF)); //设置低起始地址

I2C_WaitAck();

I2C_Start();

I2C_SendByte(((ReadAddress & 0x0700) >>7) | DeviceAddress | 0x0001);

I2C_WaitAck();

while(length)

{

*pBuffer = I2C_ReceiveByte();

if(length == 1)I2C_NoAck();

else I2C_Ack();

pBuffer++;

length--;

}

I2C_Stop();

return TRUE;

}

* 函数名: void I2C_Test(void)

* 描述 : 测试函数

* 输入 : 无

* 输出 : 无

* 说明 : 无

void I2C_Test(void)

{

u8 I2cVal_Write = 0xFE;

u8 I2cVal_Read = 0x00;

printf("Start IIC test\r\n");

printf("The Simulation_IIC has sended data:%d \r\n", I2cVal_Write);

I2C_WriteByte(I2cVal_Write, 0X01, 0xa0);

I2C_ReadByte(&I2cVal_Read, 1, 0x01 ,0xa0);

printf("The Simulation_IIC has Received data:%d \r\n", I2cVal_Read);

if(I2cVal_Read == I2cVal_Write)

{

printf("The Simulation IIC is successful!\r\n");

}

else

{

printf("The Simulation IIC is failed!\r\n");

}

STM32F1 I 模拟I2C接口

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