零基础STM32单片机编程入门(九)IIC总线详解及EEPROM实战含源码视频

光子物联单片机2024-07-11 16:51

文章目录

一.概要

IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由NXP（原PHILIPS）公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。多用于主控制器和从器件间的主从通信，在小数据量场合使用，传输距离短，任意时刻只能有一个主机等特性。

二.IIC总线基本概念

I2C 总线，分别由SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)及上拉电阻组成。

1.总体特征

2.通讯流程


三.EEPROM介绍

EEPROM（ Electrically Erasable Programmable Read Only Memory ）全称是电可擦除可编程只读存储器，是非易失存储器，可以访问到每个字节，容量比较小。目前的EEPROM一般是IIC接口或者SPI接口的。

1.M24C08基本介绍

M24C08是ST公司(意法半导体公司)的串行接口的EEPROM存储芯片,它的容量是8K bit。

​

芯片功能描述：

M24C08系列支持I2C，总线数据传送协议I2C，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器；数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式。

芯片特性介绍：

1.两线串行接口(SDA、SCL)

2.有用于硬件数据保护的写保护引脚

3.自定时写入周期(5毫秒),因为内部有页缓冲区,向M24C08写入数据之后,还需要等待M24C08将缓冲区数据写入到内部EEPROM区域

4.数据保存可达100年

5.100万次擦写周期

6.高数据传送速率为400KHz、低速100KHZ和IIC总线兼容

7.16字节页写缓冲区

这个缓冲区大小与芯片具体型号有关: 8字节页（1K、2K）、16字节页（4K、8K、16K）

M24C08的E2(3脚)一般接地，E1,E0是容量大点的EEPROM才有，这样M24C08这个器件,写操作时候的地址就是0xA0，读操作时候的地址是0xA1。

2.向M24C08写一个字节时序图

写操作过程中只有ACK是M24C08发出的，其他信号都是单片机发出的。

3.从M24C08读一个字节时序图

读操作过程中ACK跟返回的数据是M24C08发出的，其他信号都是单片机发出的。

四.GPIO模拟IIC驱动M24C08读写

硬件准备：

STLINK接STM32F103C8T6小系统板，STLINK接电脑USB口,

STM32F103C8T6小系统板跟EEPROM模块连接：

板子G----模块GND

板子3.3--模块VCC

板子PB10---模块SCL

板子PB11---模块SDA

打开STM32CubeMX软件,新建工程

Part Number处输入STM32F103C8，再双击就创建新的工程

配置下载口引脚

配置外部晶振引脚

配置系统主频

配置工程文件名，保存路径，KEIL5工程输出方式

生成工程

用Keil5打开工程

添加代码

主要代码

c 复制代码 
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();//8M外部晶振，系统主频72M

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	EE_IIC_Init();//管脚初始化
	EE_EE_IIC_SendByteToSlave(0xA0,0x00,0x55);//0地址写入0x55
	HAL_Delay(10);//等待10ms
	EE_IIC_ReadByteFromSlave(0xA0,0x00,&EEDATA);//从0地址读取内容存储到变量
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}



#include "main.h"
#define	EE_ADDR 0xa0		
#define EE_SCL_PIN  GPIO_PIN_10   //模拟IIC的SCL信号  1.修改引脚即可修改IIC接口
#define EE_SDA_PIN  GPIO_PIN_11   //模拟IIC的SDA信号

void EE_SDA_IN(void) 	//配置成输入  
	{  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
} 
void EE_SDA_OUT(void)//配置成输出
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
	
}

void EE_SCK_OUT(void) //配置成输出
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}


#define EE_IIC_SCL(val)         HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_10,val)                   //SCL      2.修改引脚即可修改IIC接口        
#define EE_IIC_SDA(val)         HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_11,val)                    //SDA	

 




unsigned char EE_READ_SDA(void)
{
return HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_11);
}	



/******************************************************************************
*函  数：void EE_IIC_Delay(void)
*功　能：IIC延时
*参  数：无
*返回值：无
*备  注: 移植时只需要将EE_IIC_Delay()换成自己的延时即可
*******************************************************************************/	
void EE_IIC_Delay(uint8_t us)
{
        for(int i = 0; i < 20; i++)    
        {
            __asm("NOP");//core bus 160M  情况下大概IIC速率 400K
        }
    
}
/******************************************************************************
*函  数：void IIC_Init(void)
*功　能：IIC初始化
*参  数：无
*返回值：无
*备  注：无
*******************************************************************************/

void EE_IIC_Init(void)
{			
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
   
    EE_SCK_OUT();
    EE_SDA_OUT();
    EE_IIC_SCL(1);
    EE_IIC_SDA(1);
    
}
	
void EE_IIC_Start(void)
{
	EE_SDA_OUT(); //sda线输出 
	EE_IIC_SDA(1);	
	EE_IIC_SCL(1);
	EE_IIC_Delay(4);
 	EE_IIC_SDA(0); //START:when CLK is high,DATA change form high to low 
	EE_IIC_Delay(4);
	EE_IIC_SCL(0); //钳住I2C总线，准备发送或接收数据 
}

	  
void EE_IIC_Stop(void)
{
	EE_SDA_OUT(); //sda线输出
	EE_IIC_SCL(0);
	EE_IIC_SDA(0); //STOP:when CLK is high DATA change form low to high
  EE_IIC_Delay(4);
	EE_IIC_SCL(1); 
	EE_IIC_SDA(1); //发送I2C总线结束信号
  EE_IIC_Delay(4);							   	
}


uint8_t EE_IIC_WaitAck(void)
{
	uint8_t ucErrTime=0;
	EE_SDA_IN(); //SDA设置为输入  （从机给一个低电平做为应答） 
	EE_IIC_SDA(1);EE_IIC_Delay(1);	   
	EE_IIC_SCL(1);EE_IIC_Delay(1);;	 
	while(EE_READ_SDA())
	{
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			EE_IIC_Stop();
			return 1;
		}
	}
	EE_IIC_SCL(0); //时钟输出0 	   
	return 0;  
} 



void EE_IIC_Ack(void)
{
	EE_IIC_SCL(0);
	EE_SDA_OUT();
	EE_IIC_SDA(0);
	EE_IIC_Delay(1);
	EE_IIC_SCL(1);
	EE_IIC_Delay(2);
	EE_IIC_SCL(0);
}


void EE_IIC_NAck(void)
{
	EE_IIC_SCL(0);
	EE_SDA_OUT();
	EE_IIC_SDA(1);
	EE_IIC_Delay(1);
	EE_IIC_SCL(1);
	EE_IIC_Delay(1);
	EE_IIC_SCL(0);
}					 				     

	  
void EE_IIC_SendByte(uint8_t data)
{                        
    uint8_t t;   
    EE_SDA_OUT(); 	    
    EE_IIC_SCL(0); //拉低时钟开始数据传输
    for(t=0;t<8;t++)
    {              
        EE_IIC_SDA((data&0x80)>>7);
        EE_IIC_Delay(1);			
        EE_IIC_SCL(1);
        data<<=1;
        EE_IIC_Delay(1);
        EE_IIC_SCL(0);	   
    }
    EE_IIC_Delay(1);
} 	 

	
uint8_t EE_IIC_ReadByte(uint8_t ack)
{
	uint8_t i,receive=0;
	EE_SDA_IN(); //SDA设置为输入模式 等待接收从机返回数据
    for(i=0;i<8;i++ )
	{
        EE_IIC_SCL(0); 
        EE_IIC_Delay(1);
        EE_IIC_SCL(1);
        receive<<=1;
        if(EE_READ_SDA())receive++; //从机发送的电平
        EE_IIC_Delay(1); 
    }					 
    if(ack)
        EE_IIC_Ack(); //发送ACK 
    else
        EE_IIC_NAck(); //发送nACK  
    return receive;
}


uint8_t EE_IIC_ReadByteFromSlave(uint8_t I2C_Addr,uint8_t reg,uint8_t *buf)
{
	EE_IIC_Start();	
	EE_IIC_SendByte(I2C_Addr);	 //发送从机地址
	if(EE_IIC_WaitAck()) //如果从机未应答则数据发送失败
	{
		EE_IIC_Stop();
		return 1;
	}
	EE_IIC_SendByte(reg); //发送寄存器地址
	EE_IIC_WaitAck();	  
	
	EE_IIC_Start();
	EE_IIC_SendByte(I2C_Addr+1); //进入接收模式			   
	EE_IIC_WaitAck();
	*buf=EE_IIC_ReadByte(0);	   
        EE_IIC_Stop(); //产生一个停止条件
	return 0;
}


uint8_t EE_EE_IIC_SendByteToSlave(uint8_t I2C_Addr,uint8_t reg,uint8_t data)
{
	EE_IIC_Start();
	EE_IIC_SendByte(I2C_Addr); //发送从机地址
	if(EE_IIC_WaitAck())
	{
		EE_IIC_Stop();
		return 1; //从机地址写入失败
	}
	EE_IIC_SendByte(reg); //发送寄存器地址
        EE_IIC_WaitAck();	  
	EE_IIC_SendByte(data); 
	if(EE_IIC_WaitAck())
	{
		EE_IIC_Stop(); 
		return 1; //数据写入失败
	}
	EE_IIC_Stop(); //产生一个停止条件
    
	return 0;
}

五.CubeMX工程源代码下载

链接：https://pan.baidu.com/s/1MMYww6IgUNa3wPaN-pWqdw

提取码：d39f

如果链接失效，可以联系博主给最新链接

程序下载下来之后解压就行

六.讲解视频链接地址

IIC总线讲解

七.小结

学会使用模拟IIC，能适应各种平台，不管是STM32的单片机，还是其他牌子的单片机，都能很快实现对EEPROM等IIC总线的设备进行数据读写。

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