软件模拟stm32的IIC和硬件stm32的IIC有何区别呢

stm32的IIC

软件模拟和硬件的区别

IIC是常用的半双工总线,用来传递数据,好像st公司为了不交钱,自己做的IIC绕开了飞利浦的协议,但是不是很稳定,所以这次使用软件来模仿IIC的通信
其实都一样的,就是之前编写arm的时候,IIC要配置自己的时钟源,然后对寄存器编写来控制发送和读入,软件模拟就是照着时间来对两条总线发送高低电频.
硬件IIC :比较复杂,速度更快,精度更高,还可以使用DMA,但是只能用于固定管脚
使用IO口进行IIC传输

三个主要信号:
开始信号：SCL 为高电平时，SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据
结束信号：SCL 为高电平时，SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
应答信号：接收数据的 IC 在接收到 8bit 数据后，向发送数据的 IC 发出特定的低电平脉冲
6种iic的表示:空闲状态,开始信号,停止信号,应答信号,数据的有效性,数据传输
编写代码前进行定义

//IO方向设置
#define SDA_IN()  {GPIOH->MODER&=~(3<<(5*2));GPIOH->MODER|=0<<5*2;}        //PH5输入模式
#define SDA_OUT() {GPIOH->MODER&=~(3<<(5*2));GPIOH->MODER|=1<<5*2;} //PH5输出模式
//IO操作函数         
#define IIC_SCL    PHout(4) //SCL
#define IIC_SDA    PHout(5) //SDA         
#define READ_SDA   PHin(5)  //输入SDA


空闲状态

I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。
此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高
所以我们进行初始化IO口,进行拉高(上拉,变成高电压),用推挽输出(可靠性高)

void IIC_Init(void)
{                                             
        RCC->AHB1ENR|=1<<7;    //使能PORTH时钟                     
        GPIO_Set(GPIOH,PIN4|PIN5,GPIO_MODE_OUT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_50M,GPIO_PUPD_PU);//PH4/PH5设置
        IIC_SCL=1;
        IIC_SDA=1;
}
这时候就不会启动IIC
开始信号


SCL为高的时候,SDA突然进行从高到低的跳变,说明已经开始传输数据

void IIC_Start(void)
{
        SDA_OUT();     //sda线输出
        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;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}          
        

停止信号

根据上面的图,当SCL已经拉高的时候,SDA再进行拉高

void IIC_Stop(void)
{
        SDA_OUT();//sda线输出
        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;//发送I2C总线结束信号
        delay_us(4);                                                                  
}
应答信号

在每次数据发送后,主机就等着从机发送应答信号,表示啊啊啊我已经收到了
主机在发送完第八位时候,从机就能拉低信号,所以从机器先拉低data信号
当scl信号变低就知道发生了应答信号.
对于我们的STM32来说肯定是做主机,所以可以对从机发送ACK应答
也可不发送应答(NAck)
发送ACK应答
先让data变低,再让SCL变低,再让SCL变高,以至于SCL检测的时候,DATA都是低的


void IIC_Ack(void)
{
        IIC_SDA=0;
        IIC_SCL=0;
        SDA_OUT();
       
        delay_us(2);
        IIC_SCL=1;
        delay_us(2);
        IIC_SCL=0;
}
不产生ACK应答
那就和上面的相反


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发送一个字节(8bit)


想当于一个bit发送八次,我们定一个周期是6us,那么前后4us是给data电频变得稳定留的,中间2us来进行检测SCL拉高电频,这样子重复八次

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++)
    {              
        IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
        txd<<=1;           
                delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的
                IIC_SCL=1;
                delay_us(2);
                IIC_SCL=0;       
                delay_us(2);
    }         
}                      
24C02型E2PROM

硬件连接



从原理图上看出SCL和SDA连接到了PH4,5 EEPROM的A0,1,2,接地------>这个芯片的地址为000
WP—>使能保护,我们就不用保护了,直接接入地
寻找EEPROM地址

打开EEPROM的datasheet

看到设备地址的标注方法,我们是2k的芯片,A120都是接地,所以读取的时候 0b10100001 写的时候找到的地址是0b10100000
根据EEPROM的不同写数据也有判断
写EEPROM

开始信号–>写模式下从机地址–>写数据的地址–>数据–>停止信号


void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite)
{                                                                                                                                                                                          
    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 IIC_Send_Byte(0XA0+((WriteAddr/256)<<1));   //发送器件地址0XA0,写数据          
        IIC_Wait_Ack();          
    IIC_Send_Byte(WriteAddr%256);   //发送低地址
        //上面根据不同写数据也有不同的判断
        IIC_Wait_Ack();                                                                                                              
        IIC_Send_Byte(DataToWrite);     //发送字节                                                          
        IIC_Wait_Ack();                                
    IIC_Stop();//产生一个停止条件
        delay_ms(10);         
}
读EEPPROM

开始信号—>写模式下从机地址—>写数据的地址—>读模式下从机地址—>从机返回数据—>停止


u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr)
{                                  
        u8 temp=0;                                                                                                                                                               
    IIC_Start(); //开始信号
        if(EE_TYPE>AT24C16)//判断iic大小
        {
                IIC_Send_Byte(0XA0);           //发送写模式下从机地址
                IIC_Wait_Ack();
                IIC_Send_Byte(ReadAddr>>8);//发送高地址            
        }
        else IIC_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1));   //发送器件地址0XA0,写数据           
        IIC_Wait_Ack();
    IIC_Send_Byte(ReadAddr%256);   //发送低地址
        IIC_Wait_Ack();            
        IIC_Start();                     
        IIC_Send_Byte(0XA1);           //进入接收模式                          
        IIC_Wait_Ack();         
    temp=IIC_Read_Byte(0);                  
    IIC_Stop();//产生一个停止条件            
        return temp;
}
io口扩展芯片PCF8574

芯片PCF8574介绍

PCF8574 包含一个 8 位准双向口和一个 IIC 总线接口。PCF8574 电流消耗很低且口输出锁
存具有大电流驱动能力可直接驱动 LED 它还带有一条中断接线（INT）可与 MCU 的中断逻辑
相连，通过 INT 发送中断信号，远端 I/O 口不必经过 IIC 总线通信就可通知 MCU 是否有数据
从端口输入

寻址

用一个IIC可以扩展出8个IO口,连接图在上面所示,因为只有一个芯片,所以地址全部接地,寻址全填0就好

所以我们操控从机读操作就是地址为 01000001
从机写操作就是操作地址为 01000000
控制芯片

对芯片写入数据


PCF8574T 的从机地址+写信号（R/W=0），然后等待 PCF8574T 的应答信号，在应答成功后，发送数据（DATA1）给 PCF8574T
就可以了，发送完数据,就可以控制8个IO端口

void PCF8574_WriteOneByte(u8 DataToWrite)
{                                                                                                                                                                                          
    IIC_Start();  
    IIC_Send_Byte(PCF8574_ADDR|0X00);   //发送器件地址0X40,写数据          
        IIC_Wait_Ack();                                                                                                                
        IIC_Send_Byte(DataToWrite);                     //发送字节                                                          
        IIC_Wait_Ack();      
    IIC_Stop();                                                        //产生一个停止条件
        delay_ms(10);         
}


用之前写好的IIC控制函数就很简单了
读芯片上的IO值


首先发送 PCF8574T 的从机地址+读信号（R/W=1），然后等待应答,接着从机发送数据,最后发送stop信号

u8 PCF8574_ReadOneByte(void)
{                                  
        u8 temp=0;                                                                                                                                                               
    IIC_Start();                       
        IIC_Send_Byte(PCF8574_ADDR|0X01);   //进入接收模式                          
        IIC_Wait_Ack();         
    temp=IIC_Read_Byte(0);                  
    IIC_Stop();                                                        //产生一个停止条件            
        return temp;
}