2019年04月08日 | STM32 IIC 详解 之 stm32 IIC 从机模式(中断方式收发数据)

1、IIC简介

第二节代码会用到该部分内容，对于IIC来说，从机是不能主动发送数据的，开始条件都是由主机生成。 

1.1、主机发送数据流程

  1) 主机在检测到总线为“空闲状态”（即 SDA、SCL 线均为高电平）时，发送一个启动信号“S”，开始一次通信的开始

  2) 主机接着发送一个命令字节。该字节由 7 位的外围器件地址和 1 位读写控制位 R/W组成（此时 R/W=0）

  3) 相对应的从机收到命令字节后向主机回馈应答信号 ACK（ACK=0）

  4) 主机收到从机的应答信号后开始发送第一个字节的数据

  5) 从机收到数据后返回一个应答信号 ACK

  6) 主机收到应答信号后再发送下一个数据字节

  7) 当主机发送最后一个数据字节并收到从机的 ACK 后，通过向从机发送一个停止信号P结束本次通信并释放总线。从机收到P信号后也退出与主机之间的通信

1.2、主机接收数据流程

  1) 主机发送启动信号后，接着发送命令字节（其中 R/W=1）

  2) 对应的从机收到地址字节后，返回一个应答信号并向主机发送数据

  3) 主机收到数据后向从机反馈一个应答信号

  4) 从机收到应答信号后再向主机发送下一个数据 

  5) 当主机完成接收数据后，向从机发送一个“非应答信号（ACK=1）”，从机收到ASK=1 的非应答信号后便停止发送

  6) 主机发送非应答信号后，再发送一个停止信号，释放总线结束通信

1.3、处理器的I2C模块会在如下所述的情况产生中断信号

  RX_UNDER   当处理器通过IC_DATA_CMD寄存器读取接收缓冲器为空时置位

  RX_OVER    当接收缓冲器被填满，而且还有数据从外设发送过来时被置位；缓冲器被填满后接收的数据将会丢失

  RX_FULL    当接收缓冲器达到或者超过IC_RX_TL寄存器中规定的阈值时被置位；当数据低于阈值时标志位将被自动清除

  TX_OVER    当发送缓冲器被填满，而且处理器试图发送另外的命令写IC_DATA_CMD寄存器时被置位

  TX_EMPTY   当发送缓冲器等于或者低于IC_TX_TL寄存器中规定的阈值时被置位；当数据高于阈值时标志位将被自动清除

  TX_ABRT    当i2c模块无法完成处理器下达的命令时被置位，有如下几种原因：

                          * 发送地址字节后没有从机应答

                          * 地址识别成功后主机发送的数据从机没有应答

                          * 当i2c模块只能作为从机时试图发送主机命令

                          * 当模块的RESTART功能被关闭，而处理试图完成的功能必须要RESTART功能开启才能完成

                          * 高速模块主机代码被应答

                          * START BYTE被应答

                          * 模块仲裁失败

                          无论标志位什么时候被置位，发送缓冲器和接收缓冲器的内容都会被刷新 

  ACTIVITY   表明i2c模块正在活动，这个标志位将会一直保持直到用以下4种方式清除：

                          * 关闭i2c

                          * 读取IC_CLR_ACTIVITY寄存器

                          * 读取IC_CLR_INTR寄存器

                          * 系统重启

                          即使i2c模块是空闲的，这个标志仍然需要被置位直到被清除，因为这表明i2c总线上有数据正在传输

需要用到的：

  RD_REQ     当i2c模块作为从机时并且另外的主机试图从本模块读取数据时被置位  

  RX_DONE    当i2c模块作为从机发送数据时，如果主机没有应答则置位；这种情况发生在i2c模块发送最后一个字节数据时，表明传输结束

  STOP_DET   表明i2c总线上产生了STOP信号，无论模块作为主机还是从机

  START_DET  表明i2c总线上产生了START信号，无论模块作为主机还是从机

2、IIC从机中断收发函数

// 从机收发函数处理

void I2C1_EV_IRQHandler(void)

{

  __IO uint16_t SR1Register =0;

  __IO uint16_t SR2Register =0;

  SR1Register = I2C1->SR1;           // 通过读取 SR1/2 获取 IIC 状态

  SR2Register = I2C1->SR2;

  // 从机发送

  // 判断IIC是从机模式 - 最低位(MSL = 0)

  if((SR2Register & 0x0001) != 0x0001)

  {

    // ADDR：根据状态判断获取从机IIC地址成功

    if((SR1Register & 0x0002) == 0x0002)

    {

      // 清除标志，准备接收数据

      SR1Register = 0;

      SR2Register = 0;

 TrCount= 0;

    }

//TxE：根据状态标志可以发送数据

if((SR1Register & 0x0080) == 0x0080)

{

 SR1Register = 0;

      SR2Register = 0;

 I2C1->DR =TrCount ++;

}

//STOPF：监测停止标志

if((SR1Register & 0x0010) == 0x0010)

{

 I2C1->CR1 |= CR1_PE_Set;

      SR1Register = 0;

      SR2Register = 0;

 TrCount= 5;

}

//TIME_OUT

if((SR1Register & 0x4000) == 0x4000)

{

 I2C1->CR1 |= CR1_PE_Set;

 SR1Register = 0;

      SR2Register = 0;

}

  }  

  // IIC从机接收

  // 判断IIC是从机模式 - 最低位(MSL = 0)

  if((SR2Register &0x0001) != 0x0001)

  {

    // 收到主机发送的地址：(ADDR = 1: EV1) 

    if((SR1Register & 0x0002) == 0x0002)

    {

      // 清除标志，准备接受数据

      SR1Register = 0;

      SR2Register = 0;

      Rx_Idx = 0;

    }

    // 接收数据 (RXNE = 1: EV2)

    if((SR1Register & 0x0040) == 0x0040)

    {

      Buffer_Rx[Rx_Idx++] = I2C1->DR;

      SR1Register = 0;

      SR2Register = 0;

    }

    // 监测停止条件 (STOPF =1: EV4) 

    if(( SR1Register & 0x0010) == 0x0010)

    {

      I2C1->CR1 |= CR1_PE_Set;

      SR1Register = 0;

      SR2Register = 0;

      Flag_RcvOK = 1;                         

    }

  }

}

3、代码参考实例

//stm32f10x_it.c

#include "stm32f10x_it.h"

#include "stdio.h"

extern u32 BufferSize ;

extern u8 I2C1_ADDRESS ;

extern u8 I2C2_ADDRESS ;

extern vu8 I2C1_Buffer_Tx[];

extern vu8 I2C2_Buffer_Rx[];

vu32 Tx_Counter = 0;

vu32 Rx_Counter = 0;

vu32 show_counter1 = 0;

vu32 show_counter2 = 0;

// I2C1 作为主机，用于中断接收从机数据

void I2C1_EV_IRQHandler(void)

{

  show_counter1++;

  if(show_counter1 > 1000000)

  {

    show_counter1 = 0;

    printf("rn The I2C1 LastEvent is %x rn", I2C_GetLastEvent(I2C1));

  }

  switch(I2C_GetLastEvent(I2C1))

  {

    case I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT: // 已发送启始条件

    {

 // 七位地址发送

      I2C_Send7bitAddress(I2C1, I2C2_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver);

      printf("rn The I2C1 is ready rn");

      break;

    }

    case I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED: // 已发送从机地址

    {

      printf("rn The slave address is %x rn", I2C_ReceiveData(I2C1));

      break;

    }

    case (I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED | (I2C_FLAG_BTF & 0x0f)): // 第一个数据已接收

    {

      // 要接收最后一个字节前先关总线，不然总线锁死

      I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);

      printf("rn The I2C1 has received data2 %x rn", I2C_ReceiveData(I2C1));

      printf("rn The I2C1 is finish rn");

      break;

    }

    case 0x40:

    {

      // 接收了两个同样的数据，没有这个释放不了 RXNE

      I2C_ReceiveData(I2C1);

    }

default: {break;}

  }

}

// I2C2 用于从机发送数据到主机

void I2C2_EV_IRQHandler(void)

{

  show_counter2++;

  if(show_counter2 > 100000)

  {

    show_counter2 = 0;

    printf("rn The I2C2 LastEvent is %x rn", I2C_GetLastEvent(I2C2));

  }

  switch(I2C_GetLastEvent(I2C2))

  {

    // 收到匹配的地址数据

    case I2C_EVENT_SLAVE_TRANSMITTER_ADDRESS_MATCHED: 

    {

      printf("rn The I2C2 is ready rn");

      I2C_GenerateSTOP(I2C2, DISABLE);

      break;

    }

    case I2C_EVENT_SLAVE_BYTE_TRANSMITTING: //发送数据

    {

      printf("rn The I2C2 transmits is transmitting rn");

      I2C_SendData(I2C2, 0xb6 + Rx_Counter); 

      break;

    }

   // 发送数据，要发送，不然锁死，不过 master 没收到

    case I2C_EVENT_SLAVE_BYTE_TRANSMITTED:

    {

      printf("rn The I2C2 transmits one byte rn");

     I2C_SendData(I2C2, 0xb6 + (Rx_Counter++));

      break;

    }

    case I2C_EVENT_SLAVE_STOP_DETECTED: //收到结束条件

    {

      printf("rn The I2C2 is finish rn");

      I2C_ClearFlag(I2C2,I2C_FLAG_STOPF);

      I2C_GenerateSTOP(I2C2, ENABLE);

      break;

    }

    default: {break;}

  }

}

/*----------------------------------------------------------------------------------------------------

名称： I2C 测试 24C02 测试

编写： mingzhang.zhao

内容：测试 stm32f103vct6 的硬件 I2C 实现中断收发数据

注意事项：

1.USART1： PA9 为 TX， PA10 为 RX

I2C1： PB6 为 SCL， PB7 为 SDA

I2C2： PB10 为 SCL， PB11 为 SDA

----------------------------------------------------------------------------------------------------*/

#include "stm32f10x.h"

#include "stdio.h"

#define PRINTF_ON 1

void RCC_Configuration(void);void GPIO_Configuration(void);

void USART_Configuration(void);

void I2C_Configuration(void);

void NVIC_Configuration(void);

void Delay(__IO uint32_t t);

u8 I2C1_ADDRESS = 0x30; //7 位 I2C 地址

u8 I2C2_ADDRESS = 0x31;

#define Size 4

vu8 I2C1_Buffer_Tx[Size] = {1,2,3,4};

vu8 I2C2_Buffer_Rx[Size] = {0};

u32 BufferSize = Size ;

int main(void)

{

  RCC_Configuration();

  GPIO_Configuration();

  USART_Configuration();

  I2C_Configuration();

  NVIC_Configuration();

  I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);

  while(1)

  {

    Delay(1000);

    I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE); //I2C1 循环读取数据

  }

}

// 初始化和配置相关

void I2C_Configuration(void)

{

  I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;

  I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;

  I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;

  I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = I2C1_ADDRESS;

  I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;

  I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;

  I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 200000;I2C_Init(I2C1,&I2C_InitStructure);

  I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;

  I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;

  I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = I2C2_ADDRESS;

  I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;

  I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;

  I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 200000;

  I2C_Init(I2C2,&I2C_InitStructure);

  I2C_ITConfig(I2C1,I2C_IT_EVT|I2C_IT_BUF,ENABLE);

  I2C_ITConfig(I2C2,I2C_IT_EVT|I2C_IT_BUF,ENABLE);

  I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);

  I2C_Cmd(I2C2,ENABLE);

}

void NVIC_Configuration(void)

{

  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = I2C1_EV_IRQn;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = I2C2_EV_IRQn;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

void GPIO_Configuration(void)

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  //初始化 I2C1GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;

  GPIO_Init(GPIOB , &GPIO_InitStructure);

  //初始化 I2C2

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;

  GPIO_Init(GPIOB , &GPIO_InitStructure);

  //初始化 USART1

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

  GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

  GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure);

}

void RCC_Configuration(void)

{

  /* 定义枚举类型变量 HSEStartUpStatus */

  ErrorStatus HSEStartUpStatus;

  /* 复位系统时钟设置*/

  RCC_DeInit();

  /* 开启 HSE*/

  RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

  /* 等待 HSE 起振并稳定*/

  HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

  /* 判断 HSE 起是否振成功，是则进入 if()内部 */

  if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)

  {

  /* 选择 HCLK（AHB）时钟源为 SYSCLK 1 分频 */

  RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

  /* 选择 PCLK2 时钟源为 HCLK（AHB） 1 分频 */

  RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

  /* 选择 PCLK1 时钟源为 HCLK（AHB） 2 分频 */RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

  /* 设置 FLASH 延时周期数为 2 */

  FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

  /* 使能 FLASH 预取缓存 */

  FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

  /* 选择锁相环（PLL）时钟源为 HSE 1 分频， 倍频数为 9，则 PLL 输出频率为 8MHz

  * 9 = 72MHz */

  RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

  /* 使能 PLL */

  RCC_PLLCmd(ENABLE);

  /* 等待 PLL 输出稳定 */

  while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);

  /* 选择 SYSCLK 时钟源为 PLL */

  RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

  /* 等待 PLL 成为 SYSCLK 时钟源 */

  while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);

  }

  /* 打开 APB2 总线上的 GPIOA 时钟*/

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB

  2Periph_USART1, ENABLE);

  //RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);

  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1|RCC_APB1Periph_I2C2,ENABLE);

  //RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR|RCC_APB1Periph_BKP|RCC_APB1Pe

  riph_WWDG|RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE);

}

void USART_Configuration(void)

{

  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

  USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Disable;

  USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_Low;

  USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_2Edge;

  USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Disable;

  USART_ClockInit(USART1 , &USART_ClockInitStructure);

  USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;

  USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

  USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

  USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

  USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =

  USART_HardwareFlowControl_None;

  USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;

  USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);

  USART_Cmd(USART1,ENABLE);

}

void Delay(__IO uint32_t t)

{

  while(t--);

}

#if PRINTF_ON

int fputc(int ch,FILE *f)

{

  USART_SendData(USART1,(u8) ch);

  while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) == RESET);

  return ch;

}

#endif