2019年11月28日 | STM8硬件IIC从机

一.平台

芯片：STM8S103F3P6

环境：IAR + STVP

系统：WIN7

二. 目的

STM8S103F3P6：使用STM8标准库开发

角色------从机

方式----------硬件IIC

STM32H7：

角色------主机

方式----------IO口模拟IIC主机

主机发送命令包，从机接收后进行判断

主机发送读取命令，从机返回上次命令包判断后要返回的数据包

三.STM8硬件IIC

STM8S103时钟

由于该芯片实际应用是放到控制板作为一个附属芯片，不考虑功耗、尽可能采用高的频率，且需要满足硬件I2C对时钟的需求(后续讲到)，由STM8S103参考手册时钟章节可看出，接外部高速时钟最高是16M，内部RC最高16M，因此时钟最高是16M。测试时使用的是内部RC振荡器时钟。

由STM8S系列参考手册时钟章节，时钟树上无对时钟进行倍频的单元，因此HSE或者HSI都是16M时钟输入，如果不进行分频，那么同样对CPU时钟而言都是16M。为了方便 (懒。。。)，在初步测试时使用的是内部RC振荡器16M。

硬件IIC

从STM8S103数据手册上看I2C有两种支持速率：最高到100K和400K

使用的是PB5复用I2C_SDA，PB4复用I2C_SCL

需要注意的是：选项字节中的OPT2中的AFR4需要是0，如果不是0则PB4和PB5不是复用为I2C引脚

另外，需要注意的是，由下图看：

I2C在100K和400K速率下对时钟要求不同，且。。且。。。且主机用的是IO口模拟IIC,必须符合相应的最短电平持续时间

还有一点：如果使用400K速度，那么主时钟至少是8M

硬件IIC库

从IIC库的相关文件上开放了一些接口，我仅用到了两个，就只说这两个

I2C_Init

void I2C_Init(uint32_t OutputClockFrequencyHz, uint16_t OwnAddress, 

     I2C_DutyCycle_TypeDef I2C_DutyCycle, I2C_Ack_TypeDef Ack, 

     I2C_AddMode_TypeDef AddMode, uint8_t InputClockFrequencyMHz )

功能：I2C硬件初始化

参数：OutputClockFrequencyHz ----- 输出时钟频率

OwnAddress-------本I2C设备地址

I2C_DutyCycle-----占空比，高低电平的时间，和速率有关，详情看手册CCR寄存器

Ack---------应答模式，接收一个字节数据后是否产生应答

AddMode----采用7/10位地址设置

InputClockFrequencyMHz----提供给I2C硬件时钟

I2C_ITConfig

void I2C_ITConfig(I2C_IT_TypeDef I2C_IT, FunctionalState NewState)

功能：I2C的中断配置

参数：I2C_IT ----- 中断类型，如接收到本机地址则产生中断

NewState----中断使能/关闭

四.代码

代码利用测试板和测试过，跑的是100K的速率，能正常运行

CPU时钟：分频配置为不分频，16M

CLK_HSIPrescalerConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV1);

I2C硬件初始化

   u32 CPU_CLK;// CPU时钟

   // GPIOB4作为上拉无中断输入，GPIOB5高阻态快速输出(10M大小)

   GPIO_Init(GPIOB,GPIO_PIN_4, GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT);

   GPIO_Init(GPIOB,GPIO_PIN_5, GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_FAST);

   // 获取当前CPU时钟，M为单位

   CPU_CLK = CLK_GetClockFreq()/1000000;

   /* 

   I2C初始化：

   不需输出时钟，随便写个400000，设备地址0XA0，实际上最后一位是读写控制位

    每接收一个字节回应答，7位地址模式，输入I2C时钟是上面的CPU_CLK

   */

   I2C_Init(400000, 0XA0 , I2C_DUTYCYCLE_2, I2C_ACK_CURR, I2C_ADDMODE_7BIT, CPU_CLK);//I2C初始化

   /*

    I2C中断配置:

    开启 错误中断、事件中断(如匹配了地址、接收了一字节数据等)、BUF中断(接收和发送相关)

    */

   I2C_ITConfig((I2C_IT_TypeDef)(I2C_IT_ERR | I2C_IT_EVT | I2C_IT_BUF), ENABLE) ;  

开总中断

__enable_interrupt();

I2C中断函数

在写中断函数之前，先看一下参考手册关于I2C硬件的部分功能描述

I2C接口在接收到地址并且匹配上时，根据ACK可以自动产生一个应答信号，且会将ADDR标志写1，产生一个中断

总结：I2C设备接收到别人发过来的地址，匹配上时，可以自动应答，并且产生中断。

但是，如何对本设备进行读和写的区分呢？因为本次我们配置的是7位地址模式，上面配置本机地址为0XA0，按照最后一位是0还是1，I2C硬件自动识别是读还是写的动作。如果起始信号后，主机发送0XA0，那么主机对从机进行写操作；如果起始信号后，主机发送0XA1，那么主机对从机进行读操作。

从设备接收模式(主机发送、从机接收，因此DR寄存器用来接收数据)

可以得出信息：

 .接收到地址后，要清除ADDR标志

 .在清除标志后，才会从移位寄存器的数据放到DR寄存器上(因此，接收时要及时清除ADDR标志)

 .每接收一个字节数据可以自动应答

 .接收一个数据后，RxNE位置1，可产生中断

 注意：在接收数据后，DR寄存器没被读出时，I2C接口SCL是一直保持为低电平的，这个时候，主机进行发送是没效果的。因此要在中断中及时读取走DR寄存器

EV1是在地址应答阶段后，解释说明指出要清除ADDR，通过读SR1和SR3

EV2是每接收到一个数据，要通过读DR来清除，如果不读则出现上述情况

EV4是接收到停止信号后，通过读SR1，写CR2寄存器清除标志

从设备发送模式(主机接收、从机发送，因此DR寄存器用来发送数据)

可以得出信息：

.在接收地址后并清除了ADDR标志位后，从设备才会将DR寄存器发出

.如果ADDR标志不清除、DR寄存器没及时写入，SCL会一直被拉低，主机操作无效果(特别重要,清除标志，对DR寄存器写操作越快越往前越好)

.如果发送完成，可以产生中断

请注意地址应答后的阶段是 EV1/EV3-1/EV3,这个时候就是需要及时清标志位和写DR寄存器进行发送。如果不呢？

像我当时在中断中还执行了一些语句，并没有把写DR寄存器放到靠前位置，也有一些多余未优化的语句，导致从逻辑分析仪的图形中可以明显看出SCL被一直拉低了，其实我在主机IO模拟中，应答动作后SCL拉低没有那么长的延时的，而是很规律的时钟。

状态寄存器

SR1：

TXE-------发送状态，如果DR寄存器没有发送，那么置1

RXNE----接收到数据，置1

STOPF–接收到停止信号，置1

BTF-----接收到数据/发送数据完成，但还没读取/再次写入

ADDR–匹配到设备地址

SR2：一些错误标志位

SR3：

TRA：处于接收还是发送的状态

代码：由于一些原因，将I2C的数据包格式协议这些用一些变量和数组代替，有需要用的记得根据自己的需求改动

// 测试相关

u8 Test_read[50] = “HELLO ,THANK U,THANK U VERY MUCH”;

u8 Test_r_num = 31； //从机发送个数

u8 Test_r_pos = 0;   // 发送指针

u8 Test_Write[50] = {0};

u8 Test_w_num = 0;   // 主机发送数据个数

u8 Commucation_flag = 0;// 通信完成标志

/**

  * @brief I2C Interrupt routine.

  * @param  None

  * @retval None

  */

INTERRUPT_HANDLER(I2C_IRQHandler, 19)

//void IIC_Interrupt(void)

{

  /* In order to detect unexpected events during development,

     it is recommended to set a breakpoint on the following instruction.

  */

       //接收发送   

      if (I2C->SR1&0x02)//地址已经匹配 ADDR标志

      {          

      // 清ADDR标志:读SR1，读SR3

      // 主机读，从机发出的情况，DR寄存器写数据越快越好

      // 判断是否是读操作 TRA

          if ((I2C->SR3)&0x04)

          {        

               if (Test_r_pos < Test_r_num)

               {

                      I2C->DR = Test_read[Test_r_pos ];

                      Test_r_pos ++;

               }

               else 

                    I2C->DR = 0XFF;

          }

          else

          {

  Test_r_pos=0; 

 }

          Test_w_num= 0;

      }

      else if ((I2C->SR3)&0x04)//如果是接收状态：

      {        

       // 查看TXE是否DR为空

          if ((((I2C->SR1)&0x80) == 0X80))        

          {

               if (Test_r_pos < Test_r_num)

               {

                      I2C->DR = Test_read[Test_r_pos ];

                      Test_r_pos ++;

               }

              else 

              I2C->DR = 0XFF;           

          }              

      }

      else if (((I2C->SR1)&0x40)&&(!((I2C->SR3)&0x04)))

      {

      // 读DR，清接收标志

      u8 data = I2C->DR;

      // 如果主机发送，从机接收到数据

          if (Test_w_num < 50)

            Test_Write[Test_w_num ++] = data ;

      }

      else if ((I2C->SR1)&0x10)

      {

      //检测到停止位----清除停止位---通过写CR2

          I2C->CR2 = I2C->CR2;

          // 停止标志位置

          Test_r_pos = 0;

          Commucation_flag = 1;

      }

      // 错误管理

      if ((I2C->SR2)&0X0F)           

      {

          I2C->SR2 &= ~(0X0F); // 清零

      }

}