2021年10月14日 | STM32的I2C通讯配置（硬件实现）——学习笔记（6-2）

文章内容根据野火学习教程进行整理，仅仅是学习记录。

开发板： 野火STM32F429-挑战者V2

官方固件库版本： STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.8.0

这里以与EEPROM进行通讯的代码作为例子。

一、看电路图

1、要得知那些信息

从电路图上主要是要知道3点关键信息

I2C设备挂载在I2C1、I2C2、I2C3的哪一个总线上

SDA、SCL接的是哪两个GPIO

I2C设备地址（有的是可以选择的，比如这个EEPROM）

2、挂在哪个I2C总线以及哪个GPIO

从电路图上可以看出：

挂载在I2C1上的

SDA接的是PB7引脚

SCL接的是PB6引脚

这个一般硬件工程师都会在电路图上标出来吧。

另外如果只标出了使用的GPIO引脚，也可以通过 《STM32F4xx中文数据手册》 查找相关GPIO的复用得知所挂的I2C总线。

3、I2C设备地址

查看EPPROM的参考手册可以得知设备地址是由1010 A2A1A0一共位组合而成，而从电路图可以得知A2=0、A1=0、A0=0，所以最终的I2C地址位101 0000（0x50）。

其实在I2C总线上只要设备地址是唯一的就可以了。

二、开始编码

由于是使用I2C对EEPROM进行读写，所以编码主要是分为I2C配置和对EEPROM读写两个部分。

1、I2C配置

（1）宏定义声明

根据电路连接情况就可以知道GPIO引脚以及哪个I2C总线啦。

#define I2C1_OwnAddress                         0X0A                           /* STM32的I2C1设备自身地址，自定义，与其他I2C设备地址不同即可 */

#define I2C1_Speed                              400000                         /* I2C1设备速率400KHz */

#define I2C1_GPIO_PORT                          GPIOB                          /* I2C1所接GPIO的端口 */

#define I2C1_SCL_PIN                            GPIO_Pin_6                     /* I2C1的SCL所接的GPIO引脚 */

#define I2C1_SDA_PIN                            GPIO_Pin_7                     /* I2C1的SDA所接的GPIO引脚 */

#define I2C1_SCL_SOURCE                         GPIO_PinSource6                /* I2C1的SCL所接的GPIO引脚序号 */

#define I2C1_SDA_SOURCE                         GPIO_PinSource7                /* I2C1的SDA所接的GPIO引脚序号 */

#define I2C1_GPIO_AF                            GPIO_AF_I2C1                   /* I2C1的SDA、SCL的GPIO引脚复用功能 */

I2C速率：有三种，标准模式（100kbit/s）、快速模式（400kbit/s）、Hs模式（3.4Mbit/s）。我自己试了一下速率过低是会有问题的，过高似乎没有什么问题，一般就填400K好了。

（2）使能GPIO和I2C总线时钟

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);                      /* 初始化GPIO端口时钟 */

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);                       /* 初始化I2C1的外围时钟 */

不管是使用GPIO还是I2C，相应的总线时钟都是要使能的。

（3）初始化GPIO

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

**  函数名称:  gpio_cfg

**  功能描述:  I2C的GPIO配置

**  输入参数:  无

**  输出参数:  无

**  返回参数:  无

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

static void gpio_cfg(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_def;

    GPIO_def.GPIO_Pin = I2C1_SCL_PIN | I2C1_SDA_PIN;                           /* 要配置的GPIO的PIN脚 */

    GPIO_def.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;                                         /* 要配置的GPIO模式（复用） */

    GPIO_def.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                                    /* 要配置的GPIO速率（50MHz） */

    GPIO_def.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;                                       /* 输出类型（开漏） */

    GPIO_def.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;                                         /* 引脚默认状态（上拉） */

    GPIO_Init(I2C1_GPIO_PORT, &GPIO_def);

    GPIO_PinAFConfig(I2C1_GPIO_PORT, I2C1_SCL_SOURCE, I2C1_GPIO_AF);           /* 配置复用类型 */

    GPIO_PinAFConfig(I2C1_GPIO_PORT, I2C1_SDA_SOURCE, I2C1_GPIO_AF);           /* 配置复用类型 */

}

GPIO类型必须配置成 开漏输出 ，因为这样I2C设备才能输出 低电平 和 高阻态。因为 SCL 和 SDA 连接上拉电阻到电源，那么GPIO输出低电平则拉低，输出高阻态则拉高。高阻态可类似看为开路。

（4）初始化I2C

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

**  函数名称:  i2c_cfg

**  功能描述:  I2C配置

**  输入参数:  无

**  输出参数:  无

**  返回参数:  无

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

static void i2c_cfg(void)

{

  I2C_InitTypeDef  I2C_def;

  I2C_def.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;                                             /* I2C模式选择 */

  I2C_def.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;                                     /* 低电平时间：高电平时间 = 2：1 */

  I2C_def.I2C_OwnAddress1 = I2C1_OwnAddress;                                   /* I2C设备地址 */

  I2C_def.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;                                            /* 使能应答 */

  I2C_def.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;              /* I2C的寻址模式 */

  I2C_def.I2C_ClockSpeed = I2C1_Speed;                                         /* 通信速率 */

  I2C_Init(I2C1, &I2C_def);                                                    /* I2C初始化 */

  I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);                                                       /* 使能I2C */

  I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);                                         /* 使能指定I2C总线的应答功能 */

}

SCL占空比：当I2C设置为快速模式时，可以配置SCL的占空比，有两个选项。一：I2C_DutyCycle_2（低电平：高电平=2：1），二：I2C_DutyCycle_16_9（低电平：高电平=16：9）。其实配哪个好像没啥区别。

I2C设备自身地址位数：有两种选择，可以选7位的也可以选10位的。其实都可以用，不过一般情况下是配置7个位的。

I2C设备自身地址：只要与I2C总线上其他设备的地址不同即可。前7位或10位有效，根据配置。

2、对EEPROM进行读写

（1）宏定义声明

#define EE_I2C                                  I2C1                           /* 所挂载的I2C总线 */

#define EE_I2C_ADDR                             0XA0                           /* EEPROM的I2C设备地址 1010000(0x50), (0x50 << 1)*/

#define EE_SHORT_TIMEOUT                        0x1000                         /* I2C检测短等待超时时间 */

#define EE_LONG_TIMEOUT                         0xA000                         /* I2C检测长等待超时时间 */

#define EE_WAIT_TIMES                           300                            /* I2C检测设备状态最大次数 */

#define TEST_ADDR                               0x30                           /* 要写入数据的EEPROM地址 */

#define TEST_DATA                               0x55                           /* 要写入的数据 */

设备地址：由上面分析的结果可以的得知设备地址为101 0000（0x50），那么由于最后一位为读写位，所以需要左移1位，最终的到1010 0000(0XA0)。

（2）检测I2C事件的封装函数

在I2C通讯中根据协议会需要检测EV5、EV6、EV7、EV8、EV9等事件。

我自己把检测I2C事件函数封装了一下，加入了超时跳出的机制，方便调用。

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

**  函数名称:  i2c_check_event

**  功能描述:  检测I2C设备的事件

**  输入参数:  无

**  输出参数:  无

**  返回参数:  检测成功返回0，失败返回-1

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

static s32 i2c_check_event(u32 i2c_event)

{

    __IO u32 timeout;

    timeout = EE_SHORT_TIMEOUT;

    while(SUCCESS != I2C_CheckEvent(EE_I2C, i2c_event)) {

        timeout--;

        if (timeout == 0) {

            return -1;

        }

    }

    return 0;

}

（3）检测I2C寄存器标志位封装函数

在I2C通讯中会有需要检测寄存器标志位状态的时候。

我把检测标志位的函数封装了一下，加入了期望值匹配状态以及超时机制，也是为了方便使用。

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