01-STM8L052R8 I2C讀寫函數實現

1. I2C簡介

 I2C 是很常見的一種總線協議，I2C 是 NXP 公司設計的，I2C 使用兩條線在主控制器和從機之間進行數據通信。一條是 SCL(串行時鐘線)，另外一條是 SDA(串行數據線)，這兩條數據線需要接上拉電阻，總線空閒的時候 SCL 和 SDA 處於高電平。I2C 總線標準模式下速度可以達到 100Kb/S，快速模式下可以達到 400Kb/S。I2C 總線工作是按照一定的協議來運行的，接下來就看一下 I2C 協議。I2C 是支持多從機的，也就是一個 I2C 控制器下可以掛多個 I2C 從設備，這些不同的 I2C從設備有不同的器件地址，這樣 I2C 主控制器就可以通過 I2C 設備的器件地址訪問指定的 I2C設備了，一個 I2C 總線連接多個 I2C 設備如下圖所示

 圖中 SDA 和 SCL 這兩根線必須要接一個上拉電阻，一般是 4.7K。其餘的 I2C 從器件都掛接到 SDA 和 SCL 這兩根線上，這樣就可以通過 SDA 和 SCL 這兩根線來訪問多個 I2C設備。

2. I2C通信協議

2.1 起始位

  I2C 通信起始標誌，通過這個起始位就可以告訴 I2C 從機，“我”要開始進行 I2C 通信了。在 SCL 爲高電平的時候，SDA 出現下降沿就表示爲起始位，如下圖所示：

2.2 終止位

 停止位就是停止 I2C 通信的標誌位，和起始位的功能相反。在 SCL 爲高電平的時候，SDA出現上升沿就表示爲停止位，如下圖 所示：

2.3 數據傳輸

 I2C 總線在數據傳輸的時候要保證在 SCL 高電平期間，SDA 上的數據穩定，因此 SDA 上的數據變化只能在 SCL 低電平期間發生，如下圖所示：

2.4 應答信號

 當 I2C 主機發送完 8 位數據以後會將 SDA 設置爲輸入狀態，等待 I2C 從機應答，也就是等到 I2C 從機告訴主機它接收到數據了。應答信號是由從機發出的，主機需要提供應答信號所需的時鐘，主機發送完 8 位數據以後緊跟着的一個時鐘信號就是給應答信號使用的。從機通過將 SDA 拉低來表示發出應答信號，表示通信成功，否則表示通信失敗。

 下圖是一幀完整的I2C數據

2.5 寫時序

 I2C寫時序如下圖中右側上面兩小圖所示。每一副小圖中橫線上策表示主機發送的信號或數據，橫線下冊表示從機發送的信號或數據。
 I2C多次寫時序過程如下：
  1. 主機發送起始信號，然後發送七位從機地址和寫標誌位
  2. 從機給一個應答信號
  3. 主機發送八位的寄存器地址
  4. 從機給一個應答信號
  5. 主機發送八位的數據
  6. 從機給一個應答信號
  … 循環執行 5 和 6 兩步 …
  7. 數據發送完成時，主機發送停止信號，結束數據傳輸

2.6 讀時序

 I2C多次讀時序過程如下：
  1. 主機發送起始信號，然後發送七位從機地址和 寫 標誌位
  2. 從機給一個應答信號
  3. 主機發送八位的寄存器地址
  4. 從機給一個應答信號
  5. 主機再次發送起始信號，然後發送七位從機地址和 讀 標誌位
  6. 從機給一個應答信號
  7. 從機發送八位的數據
  8. 主機給一個應答信號
  … 循環執行 7 和 8 兩步 …
  9. 主機不想繼續讀取數據時，從機發送8爲數據後，主機不應答，主機發送停止信號結束傳輸過程

3. STM8L052R8 I2C讀寫示例

3.1 i2c.h

#ifndef _I2C_H_
#define _I2C_H_

#define I2C_INTERFACE		I2C1
#define I2C_CLK				CLK_Peripheral_I2C1

#define I2C_SCL_PORT		GPIOC
#define I2C_SCL_PIN			GPIO_Pin_1

#define I2C_SDA_PORT		GPIOC
#define I2C_SDA_PIN			GPIO_Pin_0

void i2c_init(void);
void i2c_master_read(uint8_t addr, uint8_t *buf, uint8_t len);
void i2c_master_write(uint8_t addr, uint8_t *buf, uint8_t len);

#endif	/* i2c.h */

3.2 i2c_init(初始化)

void i2c_init(void)
{
	I2C_DeInit(I2C_INTERFACE);
	
	GPIO_Init(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN, GPIO_Mode_Out_PP_High_Slow);	// I2C1_SCL -> PC1
	GPIO_Init(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN, GPIO_Mode_Out_PP_High_Slow);	// I2C1_SDA -> PC0
	
	CLK_PeripheralClockConfig(I2C_CLK, ENABLE);		// 使能I2C1時鐘
	
	// 速率 100kHz，7位
	I2C_Init(I2C_INTERFACE, 10000, 0x01, I2C_Mode_I2C, I2C_DutyCycle_2, I2C_Ack_Enable, I2C_AcknowledgedAddress_7bit);
	
	I2C_Cmd(I2C_INTERFACE, ENABLE);		// 使能I2C1
}

3.3 發送多個字節

芯片手冊發送流程如下：

/*
* 功   能: i2c主機發送數據
* @param1: 從機地址/從機寄存器地址
* @param2: 要寫入的數據
* @param4: 要寫入數據的長度，單位字節
*/
void i2c_master_write(uint8_t addr, uint8_t *buf, uint8_t len)
{
 	//printf("write test 1\n");
 	delay(100);
 	while( I2C_GetFlagStatus(I2C_INTERFACE, I2C_FLAG_BUSY) );	// 等待空閒

   // 產生一個起始信號。測試EV5，檢測從器件返回一個應答信號
   I2C_GenerateSTART(I2C_INTERFACE, ENABLE);					
   while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) );
   //printf("write test 2\n");
   
   // 設置I2C從器件地址，I2C主設備爲寫模式。測試EV6，檢測從器件返回一個應答信號
   I2C_Send7bitAddress(I2C_INTERFACE, addr<<1, I2C_Direction_Transmitter);	
   while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED) );
   //printf("write test 3\n");

   //2C_ClearFlag(I2C_INTERFACE, I2C_FLAG_ADDRESSSENTMATCHED);	// must add
  
   // 發送數據，檢測EV8_2從機返回一個應答信號
   while(len > 0)
   {
   	I2C_SendData(I2C_INTERFACE, *buf);     
   	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) );
   	
   	if(len == 1)		// 只有一個數據
   	{
   		break;		// 跳出循環，發送停止信號
   	}
   	else				// 有多個數據，循環發送
   	{
   		len--;
   		buf++;
   	}
   }
  
  // 發送停止信號
  I2C_GenerateSTOP(I2C_INTERFACE, ENABLE);
}

3.4 讀取多個字節

芯片手冊讀取流程如下：

/*
 * 功   能: i2c主機讀取數據
 * @param1: 從機地址
 * @param2: 存放讀取數據的緩存區
 * @param4: 讀取數據的長度，單位字節
 */
void i2c_master_read(uint8_t addr, uint8_t *buf, uint8_t len)
{
#if 0	
	while( I2C_GetFlagStatus(I2C_INTERFACE, I2C_FLAG_BUSY) );	// 等待空閒
  
	// 產生一個起始信號。測試EV5，檢測從器件返回一個應答信號
	I2C_GenerateSTART(I2C_INTERFACE, ENABLE);					
	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) );	

	// 設置I2C從器件地址，I2C主設備爲寫模式。測試EV6，檢測從器件返回一個應答信號
	I2C_Send7bitAddress(I2C_INTERFACE, addr, I2C_Direction_Transmitter);	
	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED) );
	
	I2C_ClearFlag(I2C_INTERFACE, I2C_FLAG_ADDRESSSENTMATCHED);	// must add
	
	// 寄存器地址，檢測EV8_2從機返回一個應答信號
	I2C_SendData(I2C_INTERFACE, *reg_addr);                                                    
	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) );
#endif
	
	// 產生一個起始信號。測試EV5，檢測從器件返回一個應答信號
	I2C_GenerateSTART(I2C_INTERFACE, ENABLE);					
	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) );	
	//printf("1\n");
	
	// 設置I2C從器件地址，I2C主設備爲讀模式。測試EV6，檢測從器件返回一個應答信號
	I2C_Send7bitAddress(I2C_INTERFACE, addr<<1, I2C_Direction_Receiver);	
	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED) );
	//printf("2\n");
	
	//I2C_ClearFlag(I2C_FLAG_ADDRESSSENTMATCHED);// must add
	
	while(len > 0)
	{
		// 測試EV6
		while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED) );
		*buf = I2C_ReceiveData(I2C_INTERFACE);
		
		//printf("3\n");
		if(len  == 1)	
		{
			// 讀到最後一個字節，無需應答，直接發送停止位
			I2C_AcknowledgeConfig(I2C_INTERFACE, DISABLE);
			I2C_GenerateSTOP(I2C_INTERFACE, ENABLE);
		}
		else
		{
			// 不是最後一個字節，發送應答信號，字節數減1，指向下一個存儲空間
			I2C_AcknowledgeConfig(I2C_INTERFACE, ENABLE);
			buf++;			
		}
		len--;
	}
	I2C_AcknowledgeConfig(I2C_INTERFACE, ENABLE);
}