STM8硬件IIC從機

一.平臺

芯片：STM8S103F3P6
環境：IAR + STVP
系統：WIN7

二. 目的

STM8S103F3P6：使用STM8標準庫開發
角色------從機
方式----------硬件IIC

STM32H7：
角色------主機
方式----------IO口模擬IIC主機

主機發送命令包，從機接收後進行判斷
主機發送讀取命令，從機返回上次命令包判斷後要返回的數據包

三.STM8硬件IIC

STM8S103時鐘

由於該芯片實際應用是放到控制板作爲一個附屬芯片，不考慮功耗、儘可能採用高的頻率，且需要滿足硬件I2C對時鐘的需求(後續講到)，由STM8S103參考手冊時鐘章節可看出，接外部高速時鐘最高是16M，內部RC最高16M，因此時鐘最高是16M。測試時使用的是內部RC振盪器時鐘。

由STM8S系列參考手冊時鐘章節，時鐘樹上無對時鐘進行倍頻的單元，因此HSE或者HSI都是16M時鐘輸入，如果不進行分頻，那麼同樣對CPU時鐘而言都是16M。爲了方便 (懶。。。)，在初步測試時使用的是內部RC振盪器16M。

硬件IIC

從STM8S103數據手冊上看I2C有兩種支持速率：最高到100K和400K

使用的是PB5複用I2C_SDA，PB4複用I2C_SCL

需要注意的是：選項字節中的OPT2中的AFR4需要是0，如果不是0則PB4和PB5不是複用爲I2C引腳

另外，需要注意的是，由下圖看：
I2C在100K和400K速率下對時鐘要求不同，且。。且。。。且主機用的是IO口模擬IIC,必須符合相應的最短電平持續時間
還有一點：如果使用400K速度，那麼主時鐘至少是8M

硬件IIC庫

從IIC庫的相關文件上開放了一些接口，我僅用到了兩個，就只說這兩個

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
參數：OutputClockFrequencyHz ----- 輸出時鐘頻率
OwnAddress-------本I2C設備地址
I2C_DutyCycle-----佔空比，高低電平的時間，和速率有關，詳情看手冊CCR寄存器
Ack---------應答模式，接收一個字節數據後是否產生應答
AddMode----採用7/10位地址設置
InputClockFrequencyMHz----提供給I2C硬件時鐘

I2C_ITConfig

void I2C_ITConfig(I2C_IT_TypeDef I2C_IT, FunctionalState NewState)

功能：I2C的中斷配置
參數：I2C_IT ----- 中斷類型，如接收到本機地址則產生中斷
NewState----中斷使能/關閉

四.代碼

代碼利用測試板和測試過，跑的是100K的速率，能正常運行

1. CPU時鐘：分頻配置爲不分頻，16M

    	CLK_HSIPrescalerConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV1);
   

2. I2C硬件初始化

      u32 CPU_CLK;// CPU時鐘
      // GPIOB4作爲上拉無中斷輸入，GPIOB5高阻態快速輸出(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);
      // 獲取當前CPU時鐘，M爲單位
      CPU_CLK = CLK_GetClockFreq()/1000000;
      /* 
      I2C初始化：
      不需輸出時鐘，隨便寫個400000，設備地址0XA0，實際上最後一位是讀寫控制位
       每接收一個字節迴應答，7位地址模式，輸入I2C時鐘是上面的CPU_CLK
      */
      I2C_Init(400000, 0XA0 , I2C_DUTYCYCLE_2, I2C_ACK_CURR, I2C_ADDMODE_7BIT, CPU_CLK);//I2C初始化
      /*
       I2C中斷配置:
       開啓 錯誤中斷、事件中斷(如匹配了地址、接收了一字節數據等)、BUF中斷(接收和發送相關)
       */
      I2C_ITConfig((I2C_IT_TypeDef)(I2C_IT_ERR | I2C_IT_EVT | I2C_IT_BUF), ENABLE) ;  
   

3. 開總中斷

   __enable_interrupt();

4. I2C中斷函數
   在寫中斷函數之前，先看一下參考手冊關於I2C硬件的部分功能描述

I2C接口在接收到地址並且匹配上時，根據ACK可以自動產生一個應答信號，且會將ADDR標誌寫1，產生一箇中斷
總結：I2C設備接收到別人發過來的地址，匹配上時，可以自動應答，並且產生中斷。
但是，如何對本設備進行讀和寫的區分呢？因爲本次我們配置的是7位地址模式，上面配置本機地址爲0XA0，按照最後一位是0還是1，I2C硬件自動識別是讀還是寫的動作。如果起始信號後，主機發送0XA0，那麼主機對從機進行寫操作；如果起始信號後，主機發送0XA1，那麼主機對從機進行讀操作。

從設備接收模式(主機發送、從機接收，因此DR寄存器用來接收數據)
可以得出信息：

 .接收到地址後，要清除ADDR標誌
 .在清除標誌後，纔會從移位寄存器的數據放到DR寄存器上(因此，接收時要及時清除ADDR標誌)
 .每接收一個字節數據可以自動應答
 .接收一個數據後，RxNE位置1，可產生中斷
 注意：在接收數據後，DR寄存器沒被讀出時，I2C接口SCL是一直保持爲低電平的，這個時候，主機進行發送是沒效果的。因此要在中斷中及時讀取走DR寄存器

EV1是在地址應答階段後，解釋說明指出要清除ADDR，通過讀SR1和SR3
EV2是每接收到一個數據，要通過讀DR來清除，如果不讀則出現上述情況
EV4是接收到停止信號後，通過讀SR1，寫CR2寄存器清除標誌

從設備發送模式(主機接收、從機發送，因此DR寄存器用來發送數據)
可以得出信息：

.在接收地址後並清除了ADDR標誌位後，從設備纔會將DR寄存器發出
.如果ADDR標誌不清除、DR寄存器沒及時寫入，SCL會一直被拉低，主機操作無效果(特別重要,清除標誌，對DR寄存器寫操作越快越往前越好)
.如果發送完成，可以產生中斷

請注意地址應答後的階段是 EV1/EV3-1/EV3,這個時候就是需要及時清標誌位和寫DR寄存器進行發送。如果不呢？
像我當時在中斷中還執行了一些語句，並沒有把寫DR寄存器放到靠前位置，也有一些多餘未優化的語句，導致從邏輯分析儀的圖形中可以明顯看出SCL被一直拉低了，其實我在主機IO模擬中，應答動作後SCL拉低沒有那麼長的延時的，而是很規律的時鐘。

狀態寄存器
SR1：
TXE-------發送狀態，如果DR寄存器沒有發送，那麼置1
RXNE----接收到數據，置1
STOPF–接收到停止信號，置1
BTF-----接收到數據/發送數據完成，但還沒讀取/再次寫入
ADDR–匹配到設備地址

SR2：一些錯誤標誌位

SR3：
TRA：處於接收還是發送的狀態

代碼：由於一些原因，將I2C的數據包格式協議這些用一些變量和數組代替，有需要用的記得根據自己的需求改動

// 測試相關
u8 Test_read[50] = “HELLO ,THANK U,THANK U VERY MUCH”;
u8 Test_r_num = 31；	//從機發送個數
u8 Test_r_pos = 0;		   // 發送指針
u8 Test_Write[50] = {0};
u8 Test_w_num = 0;   // 主機發送數據個數
u8 Commucation_flag = 0;// 通信完成標誌

/**
  * @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.
  */
       //接收發送   
      if (I2C->SR1&0x02)//地址已經匹配 ADDR標誌
      {          
      	 // 清ADDR標誌:讀SR1，讀SR3
      	 // 主機讀，從機發出的情況，DR寄存器寫數據越快越好
      	 // 判斷是否是讀操作 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)//如果是接收狀態：
      {        
      	  // 查看TXE是否DR爲空
          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)))
      {
      // 讀DR，清接收標誌
      		u8 data = I2C->DR;
      	// 如果主機發送，從機接收到數據
          if (Test_w_num < 50)
            Test_Write[Test_w_num ++] = data ;
      }
      else if ((I2C->SR1)&0x10)
      {
      	 //檢測到停止位----清除停止位---通過寫CR2
          I2C->CR2 = I2C->CR2;
          // 停止標誌位置
          Test_r_pos = 0;
          Commucation_flag = 1;
      }
      
      // 錯誤管理
      if ((I2C->SR2)&0X0F)           
      {
          I2C->SR2 &= ~(0X0F); // 清零
      }
  
}