【STM32】GPIO模擬I2C程式示例

00. 目錄

01. IIC簡介

IIC(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由 PHILIPS 公司開發的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備，它是由資料線 SDA 和時鐘 SCL 構成的串行總線，可發送和接收資料，在 CPU 與被控 IC 之間、IC 與 IC 之間進行雙向傳送，高速 IIC 總線一般可達 400kbps 以上，

I2C 總線在傳送資料程序中共有三種型別信號， 它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號，

開始信號：SCL 為高電平時，SDA 由高電平向低電平跳變，開始傳送資料，
結束信號：SCL 為高電平時，SDA 由低電平向高電平跳變，結束傳送資料，
應答信號：接收資料的 IC 在接收到 8bit 資料后，向發送資料的 IC 發出特定的低電平脈沖，表示已收到資料，CPU 向受控單元發出一個信號后，等待受控單元發出一個應答信號，CPU 接收到應答信號后，根據實際情況作出是否繼續傳遞信號的判斷，若未收到應答信號，由判斷為受控單元出現故障，

02. 功能描述

開機的時候先檢測24C02是否存在，然后在主回圈里面檢測兩個按鍵，其中 1 個按鍵（KEY1）用來執行寫入 24C02 的操作，另外一個按鍵（KEY0）用來執行讀出操作，在 TFTLCD 模塊上顯示相關資訊，同時用 DS0 提示程式正在運行，

03. 硬體模塊

硬體資源有：
1） 指示燈 DS0
2） KEY_UP 和 KEY1 按鍵
3） 串口（USMART 使用）
4） TFTLCD 模塊
5） 24C02

04. 軟體設計

myiic.h

#ifndef __MYIIC_H
#define __MYIIC_H
#include "sys.h" 
   	   		   
//IO方向設定
#define SDA_IN()  {GPIOB->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOB->MODER|=0<<9*2;}	//PB9輸入模式
#define SDA_OUT() {GPIOB->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOB->MODER|=1<<9*2;} //

//IO操作函式	 
#define IIC_SCL    PBout(8) //SCL
#define IIC_SDA    PBout(9) //SDA	 
#define READ_SDA   PBin(9)  //輸入SDA 

//IIC所有操作函式
void IIC_Init(void);                //初始化IIC的IO口				 
void IIC_Start(void);				//發送IIC開始信號
void IIC_Stop(void);	  			//發送IIC停止信號
void IIC_Send_Byte(u8 txd);			//IIC發送一個位元組
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC讀取一個位元組
u8 IIC_Wait_Ack(void); 				//IIC等待ACK信號
void IIC_Ack(void);					//IIC發送ACK信號
void IIC_NAck(void);				//IIC不發送ACK信號

void IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
u8 IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);	  
#endif

myiic.c

#include "myiic.h"
#include "delay.h"

//初始化IIC
void IIC_Init(void)
{			
  	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

  	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB時鐘

  	//GPIOB8,B9初始化設定
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通輸出模式
  	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽輸出
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
	IIC_SCL=1;
	IIC_SDA=1;
}
//產生IIC起始信號
void IIC_Start(void)
{
	SDA_OUT();     //sda線輸出
	IIC_SDA=1;	  	  
	IIC_SCL=1;
	delay_us(4);
 	IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low 
	delay_us(4);
	IIC_SCL=0;//鉗住I2C總線，準備發送或接收資料 
}	  
//產生IIC停止信號
void IIC_Stop(void)
{
	SDA_OUT();//sda線輸出
	IIC_SCL=0;
	IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
 	delay_us(4);
	IIC_SCL=1; 
	IIC_SDA=1;//發送I2C總線結束信號
	delay_us(4);							   	
}
//等待應答信號到來
//回傳值：1，接收應答失敗
//        0，接收應答成功
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();      //SDA設定為輸入  
	IIC_SDA=1;delay_us(1);	   
	IIC_SCL=1;delay_us(1);	 
	while(READ_SDA)
	{
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			IIC_Stop();
			return 1;
		}
	}
	IIC_SCL=0;//時鐘輸出0 	   
	return 0;  
} 
//產生ACK應答
void IIC_Ack(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}
//不產生ACK應答		    
void IIC_NAck(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}					 				     
//IIC發送一個位元組
//回傳從機有無應答
//1，有應答
//0，無應答			  
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        
    u8 t;   
	SDA_OUT(); 	    
    IIC_SCL=0;//拉低時鐘開始資料傳輸
    for(t=0;t<8;t++)
    {              
        IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
        txd<<=1; 	  
		delay_us(2);   //對TEA5767這三個延時都是必須的
		IIC_SCL=1;
		delay_us(2); 
		IIC_SCL=0;	
		delay_us(2);
    }	 
} 	    
//讀1個位元組，ack=1時，發送ACK，ack=0，發送nACK   
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
	unsigned char i,receive=0;
	SDA_IN();//SDA設定為輸入
    for(i=0;i<8;i++ )
	{
        IIC_SCL=0; 
        delay_us(2);
		IIC_SCL=1;
        receive<<=1;
        if(READ_SDA)receive++;   
		delay_us(1); 
    }					 
    if (!ack)
        IIC_NAck();//發送nACK
    else
        IIC_Ack(); //發送ACK   
    return receive;
}

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"
#include "usmart.h"
#include "lcd.h"
#include "rtc.h"
#include "rng.h"
#include "key.h"
#include "wkup.h"
#include "adc.h"
#include "dma.h"
#include "24cxx.h"


//要寫入到24c02的字串陣列
const u8 TEXT_Buffer[]={"Explorer STM32F4 IIC TEST"};
#define SIZE sizeof(TEXT_Buffer)	 


int main(void)
{ 
	u8 key;
	u16 i=0;
	u8 datatemp[SIZE];	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設定系統中斷優先級分組2
	delay_init(168);    //初始化延時函式
	uart_init(115200);	//初始化串口波特率為115200
	
	LED_Init();					//初始化LED 
 	LCD_Init();					//LCD初始化 
	KEY_Init(); 				//按鍵初始化  
	AT24CXX_Init();			//IIC初始化 
 	POINT_COLOR=RED; 
	LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");	
	LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"IIC TEST");	
	LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
	LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2014/5/6");	 
	LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY1:Write  KEY0:Read");	//顯示提示資訊		
 	while(AT24CXX_Check())//檢測不到24c02
	{
		LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"24C02 Check Failed!");
		delay_ms(500);
		LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Please Check!      ");
		delay_ms(500);
		LED1=!LED1;//DS0閃爍
	}
	LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"24C02 Ready!");    
 	POINT_COLOR=BLUE;//設定字體為藍色	

	while(1)
	{
		key=Key_Scan();
		if(key==KEY1_PRESS)//KEY1按下,寫入24C02
		{
			LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//清除半屏    
 			LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Write 24C02....");
			AT24CXX_Write(0,(u8*)TEXT_Buffer,SIZE);
			LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"24C02 Write Finished!");//提示傳送完成
		}
		if(key==KEY0_PRESS)//KEY0按下,讀取字串并顯示
		{
 			LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Read 24C02.... ");
			AT24CXX_Read(0,datatemp,SIZE);
			LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"The Data Readed Is:  ");//提示傳送完成
			LCD_ShowString(30,190,200,16,16,datatemp);//顯示讀到的字串
		}
		i++;
		delay_ms(10);
		if(i==20)
		{
			LED1=!LED1;//提示系統正在運行	
			i=0;
		}		   
	} 	    
	
}

05. 結果驗證

略

06. 附錄

6.1 【STM32】STM32系列教程匯總

網址：【STM32】STM32系列教程匯總

07. 宣告

該教程參考了正點原子的《STM32 F4 開發指南》