STM32 通过I2C 读写EEPR0M AT24C02

黑白园2026-05-02 9:44

一、I2C简介

  • 两线式串行总线
  • 属于同步通信（共用主机时钟SCL）
  • 每个连接到I2C总线上的设备都有一个唯一的地址
  • SCL、SDA均需要接上拉电阻（设备空闲均输出高电平）
  • 传输速率标准模式下100Kbit/s
  • I2C协议：
  1. I2C 的协议定义了通信的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁
    、时钟同步和地址广播等环节。
  2. 在SCL高电平时数据有效

    3.每次数据传输都以字节为单位，每次传输的字节数不受限制 。
    4.起始信号：SCL高电平时SDA产生下降沿
    5.停止信号：SCL高电平时SDA产生上升沿

    6.应答信号：传输数据的第九位时，由从机拉低SDA,在SCL高电平时读SDA，如果是低电平就表示应答：
  • 每个字节必须保证为8位长度（每传输一帧为9位 = 8位+1位应答）
  • 数据传输时先传输最高位
  • 寻址字节是起始信号后的第一个字节（1，要针对哪个从机 2，读还是写）
  • 从机地址分为固定部分+可编程部分


    举例，读取一个字节的流程1~11完全和c这种组合方式一致：


    如，写数据的过程和a这种组合方式一致：

二、EEPR0M AT24C02（I2C接口）介绍




硬件介绍

使用软件模拟I2C时序。

这里设计的上拉电阻为10K:

三、工程实现

新建文件夹及文件：


iic.h

复制代码 
#ifndef __IIC_H
#define __IIC_H

#include "system.h"

/*  IIC_SCL时钟端口、引脚定义 */
#define IIC_SCL_PORT GPIOB   
#define IIC_SCL_PIN (GPIO_Pin_10)
#define IIC_SCL_PORT_RCC RCC_APB2Periph_GPIOB //为了使能端口时钟

/*  IIC_SDA时钟端口、引脚定义 */
#define IIC_SDA_PORT GPIOB  
#define IIC_SDA_PIN (GPIO_Pin_11)
#define IIC_SDA_PORT_RCC	RCC_APB2Periph_GPIOB

//IO操作函数 使用位带操作	 
#define IIC_SCL    PBout(10) //SCL
#define IIC_SDA    PBout(11) //SDA	 
#define READ_SDA   PBin(11)  //输入SDA

/* IIC所有操作函数 */
void IIC_Init(void); //初始化IIC的IO口				 
void IIC_Start(void);	//发送IIC开始信号
void IIC_Stop(void); //发送IIC停止信号
void IIC_Send_Byte(u8 txd); //IIC发送一个字节
u8 IIC_Read_Byte(u8 ack); //IIC读取一个字节
u8 IIC_Wait_Ack(void); //IIC等待ACK信号
void IIC_Ack(void);	//IIC发送ACK信号
void IIC_NAck(void); //IIC不发送ACK信号,不应答

#endif

iic.c

复制代码 
#include "iic.h"
#include "SysTick.h" //需要使用delay_us

/* IIC所有操作函数 */
void IIC_Init(void) //初始化IIC的IO口	
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(IIC_SCL_PORT_RCC|IIC_SDA_PORT_RCC, ENABLE); //使能GPIOB端口时钟
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = IIC_SCL_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //配置为推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(IIC_SCL_PORT, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = IIC_SDA_PIN;
	GPIO_Init(IIC_SDA_PORT, &GPIO_InitStructure);
	
	//总线开始为空闲状态
	IIC_SCL = 1;
	IIC_SDA = 1;
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : SDA_OUT
* 函数功能		       : SDA输出配置	   
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void SDA_OUT(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = IIC_SDA_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //输出时配置为推挽输出
	GPIO_Init(IIC_SDA_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : SDA_IN
* 函数功能		       : SDA输入配置	   
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void SDA_IN(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = IIC_SDA_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //配置为上拉输入
	GPIO_Init(IIC_SDA_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

void IIC_Start(void)	//发送IIC开始信号
{
	SDA_OUT();
	IIC_SDA = 1;	  	  
	IIC_SCL = 1;
	delay_us(5);
	IIC_SDA = 0; //START:when CLK is high,DATA change form high to low 此处为起始信号
	delay_us(6);
	IIC_SCL = 0; //钳住I2C总线，准备发送或接收数据 
}

void IIC_Stop(void) //发送IIC停止信号
{
	SDA_OUT();
	IIC_SCL = 0;
	IIC_SDA = 0; //STOP:when CLK is high DATA change form low to high
	IIC_SCL = 1;
	delay_us(6);
	IIC_SDA = 1; //发送I2C总线结束信号
	delay_us(6);
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : IIC_Wait_Ack
* 函数功能		       : 主机等待应答信号到来   
* 输    入         : 无
* 输    出         : 1，接收应答失败
        			       0，接收应答成功
*******************************************************************************/
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
	u8 tempTime = 0;
	
	IIC_SDA = 1; //释放控制权
	delay_us(1);
	SDA_IN(); //SDA设置为输入  	   
	IIC_SCL = 1; //高电平开始检查应答信号
	delay_us(1);	 
	while(READ_SDA) //如果读到被拉低，则表示有应答
	{
		tempTime++;
		if(tempTime > 250)
		{
			IIC_Stop();
			return 1; //表示无应答
		}
	}
	IIC_SCL = 0; //时钟输出0 	   
	return 0;  
} 

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : IIC_Ack
* 函数功能		       : 主机产生ACK应答  
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void IIC_Ack(void)
{
	IIC_SCL = 0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA = 0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL = 1; //时钟有效了，延时一会后把IIC_SCL拉低，表示应答信号
	delay_us(5);
	IIC_SCL = 0;
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : IIC_NAck
* 函数功能		       : 主机产生NACK非应答  
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/		    
void IIC_NAck(void)
{
	IIC_SCL = 0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA = 1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL = 1;
	delay_us(5);
	IIC_SCL = 0;
}	

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : IIC_Send_Byte
* 函数功能		       : IIC发送一个字节 
* 输    入         : txd：发送一个字节
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/		  
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        
    u8 t;  
	
  	SDA_OUT(); 	    
    IIC_SCL = 0;//拉低时钟开始数据传输
    for(t = 0; t < 8; t++)
    {              
        if((txd&0x80) > 0) //0x80  1000 0000 判断8位最高位是1还是0，下一步是发送
			   IIC_SDA = 1;
		    else
			   IIC_SDA = 0;
        txd<<=1; //将低位移到最高位，等待下一位的发送	  
		    delay_us(2); //对TEA5767这三个延时都是必须的（数据保持）
		    IIC_SCL = 1; //数据开始有效，此时不能被更改
		    delay_us(2); 
		    IIC_SCL = 0; //时钟为低电平，数据失效	
		    delay_us(2);
    }	 
} 

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : IIC_Read_Byte
* 函数功能		       : IIC读一个字节 
* 输    入         : ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK 
* 输    出         : 应答或非应答
*******************************************************************************/  
u8 IIC_Read_Byte(u8 ack)
{
	u8 i, receive = 0;
	
	SDA_IN(); //SDA设置为输入
  for(i = 0; i < 8; i++)
	{
		IIC_SCL = 0; 
    delay_us(2);
		IIC_SCL = 1; //时钟有效，开始读取IIC_SDA上的数据
    receive<<=1; //i = 0时该左移无效
    if(READ_SDA)
			receive++;   
		delay_us(1); 
	}					 
  if(!ack)
		IIC_NAck(); //发送nACK
  else
    IIC_Ack(); //发送ACK   
  return receive;
}

AT24Cxx.h

复制代码 
#ifndef __AT24CXX_H
#define __AT24CXX_H

#include "system.h"
#include "iic.h"

#define AT24C01		127
#define AT24C02		255  //我们PZ6806L是这个
#define AT24C04		511
#define AT24C08		1023
#define AT24C16		2047
#define AT24C32		4095
#define AT24C64	  8191
#define AT24C128	16383
#define AT24C256	32767  

//开发板使用的是AT24C02，所以定义EE_TYPE为AT24C02
#define EE_TYPE AT24C02

u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr);	//指定地址读取一个字节
void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr, u8 DataToWrite);	//指定地址写入一个字节
void AT24CXX_WriteLenByte(u16 WriteAddr, u32 DataToWrite,u8 Len); //指定地址开始写入指定长度的数据
u32 AT24CXX_ReadLenByte(u16 ReadAddr, u8 Len); //指定地址开始读取指定长度数据
void AT24CXX_Write(u16 WriteAddr,u8 *pBuffer, u16 NumToWrite); //从指定地址开始写入指定长度的数据
void AT24CXX_Read(u16 ReadAddr, u8 *pBuffer, u16 NumToRead); //从指定地址开始读出指定长度的数据

u8 AT24CXX_Check(void);  //检查器件
void AT24CXX_Init(void); //初始化IIC

#endif

AT24Cxx.c

复制代码 
#include "AT24Cxx.h"
#include "SysTick.h"

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : AT24CXX_Init
* 函数功能		       : AT24CXX初始化
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_Init(void)
{
	IIC_Init(); //IIC初始化
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : AT24CXX_ReadOneByte
* 函数功能		     : 在AT24CXX指定地址读出一个数据
* 输    入         : ReadAddr:开始读数的地址 
* 输    出         : 读到的数据
*******************************************************************************/
u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr)
{				  
	u8 temp = 0;
	
	//1.开始
  IIC_Start();  
	if(EE_TYPE > AT24C16)
	{
		IIC_Send_Byte(0xA0);	   //发送写命令
		IIC_Wait_Ack();
		IIC_Send_Byte(ReadAddr >> 8);//发送高地址	    
	}
	else 
	{
		// 对于AT24C02来讲，ReadAddr范围0~255，最大为255
		//2.从机地址(写)
		IIC_Send_Byte(0xA0 + ((ReadAddr/256) << 1)); //发送器件地址0xA0,写数据 "0xA0 + ((ReadAddr/256) << 1) = 0xA0"
	}
	//3.等待从机应答信号
	IIC_Wait_Ack();
	//4.发送存储器的低地址(可以理解为数据)	
  IIC_Send_Byte(ReadAddr % 256); //发送存储器的低地址，注意和器件地址的区别
	//5.等待从机应答信号
	IIC_Wait_Ack();
  //6.开始	
	IIC_Start(); 
  //7.从机地址(读)	
	IIC_Send_Byte(0xA1); //读数据
  //8.等待从机应答信号	
	IIC_Wait_Ack();	 
	//9.从机数据有效，可以读取
	//10.主机发送不应答信号（在函数里实现）
  temp = IIC_Read_Byte(0);	//参数0表示不需要应答，由主机发送	   
  //11.停止
	IIC_Stop(); //产生一个停止条件	    
	return temp;
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : AT24CXX_WriteOneByte
* 函数功能		     : 在AT24CXX指定地址写入一个数据
* 输    入         : WriteAddr  :写入数据的目的地址 
					           DataToWrite:要写入的数据
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr, u8 DataToWrite)
{	
	//1.	
  IIC_Start();  
	if(EE_TYPE > AT24C16)
	{
		IIC_Send_Byte(0xA0); //发送写命令
		IIC_Wait_Ack();
		IIC_Send_Byte(WriteAddr >> 8); //发送高地址	  
	}
	else 
	{
		//2.
		IIC_Send_Byte(0xA0 + ((WriteAddr/256) << 1)); //发送器件地址0XA0,写数据,最低位为0
	} 
	//3.	
	IIC_Wait_Ack();	   
  //4.
	IIC_Send_Byte(WriteAddr % 256); //发送存储器低地址（AT24C02为0~255）
	//5.
	IIC_Wait_Ack(); 	 										  		   
	//6.
	IIC_Send_Byte(DataToWrite); //发送字节，需要保存的数据，8位							   
	//7.
	IIC_Wait_Ack();  		    	   
  //8.
	IIC_Stop(); //产生一个停止条件 
	delay_ms(10);	 
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : AT24CXX_WriteLenByte
* 函数功能		     : 在AT24CXX里面的指定地址开始写入长度为Len的数据
					 用于写入16bit或者32bit的数据
* 输    入         : WriteAddr  :写入数据的目的地址 
					           DataToWrite:要写入的数据
					           Len        :要写入数据的长度2,4
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_WriteLenByte(u16 WriteAddr, u32 DataToWrite, u8 Len)
{  	
	u8 t;
	
	for(t = 0; t < Len; t++)
	{
		AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr + t, (DataToWrite >> (8 * t)) & 0xff);
	}												    
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : AT24CXX_ReadLenByte
* 函数功能		     : 在AT24CXX里面的指定地址开始读出长度为Len的数据
					 用于读出16bit或者32bit的数据
* 输    入         : ReadAddr   :开始读出的地址 
					           Len        :要读出数据的长度2,4
* 输    出         : 读取的数据
*******************************************************************************/
u32 AT24CXX_ReadLenByte(u16 ReadAddr, u8 Len)
{  	
	u8 t;
	u32 temp = 0;
	
	for(t = 0; t < Len; t++)
	{
		temp <<= 8;
		temp += AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr + Len - t -1); 	 				   
	}
	return temp;												    
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : AT24CXX_Check
* 函数功能		     : 检查AT24CXX是否正常(通过测试能否读写来检查)
* 输    入         : 无
* 输    出         : 1:检测失败，0:检测成功
*******************************************************************************/
u8 AT24CXX_Check(void)
{
	u8 temp;
	temp=AT24CXX_ReadOneByte(255); //避免每次开机都写AT24CXX			   
	if(temp == 0x36)
		return 0;		   
	else//排除第一次初始化的情况
	{
		AT24CXX_WriteOneByte(255, 0x36);
	  temp = AT24CXX_ReadOneByte(255);	  
		if(temp == 0x36)
			return 0;
	}
	return 1;											  
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : AT24CXX_Read
* 函数功能		     : 在AT24CXX里面的指定地址开始读出指定个数的数据
* 输    入         : ReadAddr :开始读出的地址 对24c02为0~255
					           pBuffer  :数据数组首地址
					           NumToRead:要读出数据的个数
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_Read(u16 ReadAddr, u8 *pBuffer, u16 NumToRead)
{
	while(NumToRead)
	{
		*pBuffer++ = AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr++);	
		NumToRead--;
	}
} 

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : AT24CXX_Write
* 函数功能		     : 在AT24CXX里面的指定地址开始写入指定个数的数据
* 输    入         : WriteAddr :开始写入的地址 对24c02为0~255
					           pBuffer  :数据数组首地址
					           NumToRead:要读出数据的个数
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_Write(u16 WriteAddr, u8 *pBuffer, u16 NumToWrite)
{
	while(NumToWrite--)
	{
		AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr, *pBuffer);
		WriteAddr++;
		pBuffer++;
	}
}

main.c

复制代码 
#include "system.h"
#include "SysTick.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "key.h"
#include "AT24Cxx.h"


int main()
{
	u8 i=0;
	u8 key;
	u8 k=0;
	
	SysTick_Init(72);
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  //中断优先级分组 分2组
	LED_Init();
	USART1_Init(9600);
	KEY_Init();
	AT24CXX_Init();
	
	while(AT24CXX_Check())  //检测AT24C02是否正常
	{
		printf("AT24C02检测不正常! \r\n");
		delay_ms(500);
	}
	printf("AT24C02检测正常! \r\n");
	
	while(1)
	{
		key = KEY_Scan(0);
		if(key == KEY_UP)
		{
			k++;
			if(k > 255)
			{
				k = 255;
			}
			AT24CXX_WriteOneByte(0, k);
			printf("写入的数据是：%d\r\n", k);
		}
		if(key == KEY_DOWN)
		{
			k = AT24CXX_ReadOneByte(0);
			printf("读取的数据是：%d\r\n", k);
		}
		i++;
		if(i%20 == 0)
		{
			led1 = !led1;
		}
		
		delay_ms(10);
	}
}
  • iic.x文件里注要实现标准iic的起始信号、停止信号等时序，为了通用
  • 以AT24Cxx.x文件主要实现iic具体器件的读写要求（如1字节从机器件地址和写 + 1字节从机操作地址 + 1字节要写的数据）
    实验现象：
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