【正点原子STM32连载】 第四十二章 IIC实验 摘自【正点原子】APM32F407最小系统板使用指南

news2025/4/23 15:59:36

1）实验平台：正点原子stm32f103战舰开发板V4
2）平台购买地址：https://detail.tmall.com/item.htm?id=609294757420
3）全套实验源码+手册+视频下载地址： http://www.openedv.com/thread-340252-1-1.html##

第四十二章 IIC实验

本章将介绍使用APM32F407驱动板载的EEPROM进行读写操作。通过本章的学习，读者将学习到使用GPIO模拟IIC时序以及EEPROM的驱动。
本章分为如下几个小节：
42.1 硬件设计
42.2 程序设计
42.3 下载验证

42.1 硬件设计
42.1.1 例程功能

  1. 按下KEY_UP和KEY0按键，分别对24C02进行数据的写入和读取操作，读取到的数据会显示至LCD
  2. 可通过USMART对24C02进行读写一字节数据的操作
  3. LED0闪烁，指示程序正在运行
    42.1.2 硬件资源
  4. LED
    LED0 - PF9
  5. 按键
    KEY0 - PE4
    KEY_UP - PA0
  6. USART1（PA9、PA10连接至板载USB转串口芯片上）
  7. 正点原子 2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块（仅限MCU屏，16位8080并口驱动）
  8. 24C02
    IIC_SCL - PB8
    IIC_SDA - PB9
    42.1.3 原理图
    本章实验使用了板载的24C02芯片，该芯片是一个EEPROM，MCU是通过两个GPIO与该EEPROM进行连接与通信的，该EEPROM与MCU的连接原理图，如下图所示：
    在这里插入图片描述

图42.1.3.1 EEPROM与MCU的连接原理图
42.2 程序设计
42.2.1 Geehy标准库的GPIO驱动
本章实验通过控制与EEPROM连接的GPIO模拟IIC时序，实现EEPROM的读写操作，对于GPIO，主要涉及GPIO的配置和读写操作，需要一下几个步骤：
①：配置GPIO引脚为通用输出模式、开漏输出和禁止上拉/下拉
②：在与EEPROM通信时，根据需求控制指定GPIO引脚输出指定电平
③：在与EEPROM通信时，根据需求读取指定GPIO引脚上的输入电平
在Geehy标准库中对应的驱动函数如下：
①：配置GPIO引脚
请见第10.2.1小节中配置GPIO引脚的相关内容。
②：设置GPIO引脚输出电平
请见第10.2.1小节中设置GPIO引脚输出电平的相关内容。
③：读取GPIO引脚输入电平
请见第11.2.1小节中读取GPIO引脚输入电平的相关内容。
42.2.2 IIC驱动
本章实验使用的IIC的软件模拟的IIC，即控制GPIO模拟IIC的时序与外部器件进行通信。IIC驱动主要负责向EEPROM驱动提供IIC操作的各种函数，例如：IIC起始信号、IIC停止信号等。本章实验中，IIC的驱动代码包括myiic.c和myiic.h两个文件。
IIC驱动中，对GPIO相关的宏定义，如下所示：

#define IIC_SCL_GPIO_PORT	GPIOB
#define IIC_SCL_GPIO_PIN	GPIO_PIN_8
#define IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE()							\
    do {														\
    		RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOB);	\
    } while (0)

#define IIC_SDA_GPIO_PORT	GPIOB
#define IIC_SDA_GPIO_PIN	GPIO_PIN_9
#define IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE()							\
    do {														\
    		RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOB);	\
    } while (0)

#define IIC_SCL(x) do { x ?										\
    		GPIO_SetBit(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN) :		\
    		GPIO_ResetBit(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN);	\
    } while (0)

#define IIC_SDA(x) do { x ?										\
    		GPIO_SetBit(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN) :		\
    		GPIO_ResetBit(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN);	\
    } while (0)

#define IIC_SDA_READ \
    GPIO_ReadInputBit(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN)
IIC驱动中，IIC的初始化函数，如下所示：
/**
 * @brief	初始化IIC
 * @param	无
 * @retval	无
 */
void iic_init(void)
{
    GPIO_Config_T gpio_init_struct;
    
    /* 使能时钟 */
    IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE();						/* 使能IIC SCL引脚端口时钟 */
    IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE();						/* 使能IIC SDA引脚端口时钟 */
    
    /* 配置IIC SCL引脚 */
    gpio_init_struct.pin	= IIC_SCL_GPIO_PIN;			/* IIC SCL引脚 */
    gpio_init_struct.mode	= GPIO_MODE_OUT;			/* 通用输出模式 */
    gpio_init_struct.speed	= GPIO_SPEED_100MHz;		/* 高速 */
    gpio_init_struct.otype	= GPIO_OTYPE_OD;			/* 开漏输出 */
    gpio_init_struct.pupd	= GPIO_PUPD_NOPULL;			/* 禁止上拉/下拉 */
    GPIO_Config(IIC_SCL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);	/* 配置IIC SCL引脚 */
    
    /* 配置IIC SDA引脚 */
    gpio_init_struct.pin	= IIC_SDA_GPIO_PIN;			/* IIC SDA引脚 */
    gpio_init_struct.mode	= GPIO_MODE_OUT;			/* 通用输出模式 */
    gpio_init_struct.speed	= GPIO_SPEED_100MHz;		/* 高速 */
    gpio_init_struct.otype	= GPIO_OTYPE_OD;			/* 开漏输出 */
    gpio_init_struct.pupd	= GPIO_PUPD_NOPULL;			/* 禁止上拉/下拉 */
    GPIO_Config(IIC_SDA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);	/* 配置IIC SDA引脚 */
    
    iic_stop();/* 停止IIC总线上所有设备 */
}

可以看到，IIC的初始化实际上就是配置IIC时钟与数据信号对应的GPIO引脚。
IIC驱动中对IIC的各种操作，例如产生IIC起始信号、产生IIC停止信号等，请读者结合IIC的时序规定查看本实验的配套实验源码。
42.2.3 EEPROM驱动
本章实验的EEPROM驱动主要负责向应用层提供EEPROM的初始化和读写数据等操作函数。本章实验中，EEPROM的驱动代码包括24cxx.c和24cxx.h两个文件。
EEPROM驱动中，EEPROM的初始化函数，如下所示：

/**
 * @brief	初始化AT24CXX
 * @param	无
 * @retval	无
 */
void at24cxx_init(void)
{
    iic_init();
}

可以看到，该函数实际上就是初始化了与EEPROM通讯的IIC。
EEPROM驱动中的其他对EEPROM的操作函数，例如：EEPROM的读写函数，请读者结合24C02 EEPROM芯片的数据手册查看本实验的配套实验源码。
42.2.4 实验应用代码
本章实验的应用代码，如下所示：
/* 待写入24C02的数据 */

static const uint8_t g_text_buf[] = {"APM32 IIC TEST"};

/* 待写入24C02数据的长度 */
#define TEXT_SIZE sizeof(g_text_buf)

int main(void)
{
    uint8_t t = 0;
    uint8_t key;
    uint8_t data[TEXT_SIZE];
    
    NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_3);	/* 设置中断优先级分组为组3 */
    sys_apm32_clock_init(336, 8, 2, 7);					/* 配置系统时钟 */
    delay_init(168);										/* 初始化延时功能 */
    usart_init(115200);									/* 初始化串口 */
    usmart_dev.init(84);								/* 初始化USMART */
    led_init();											/* 初始化LED */
    key_init();											/* 初始化按键 */
    lcd_init();											/* 初始化LCD */
    at24cxx_init();										/* 初始化AT24CXX */
    
    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "APM32", RED);
    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "IIC TEST", RED);
    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY_UP:Write  KEY0:Read", RED);
    
    while (at24cxx_check() != 0)/* 检测不到24C02 */
    {
    		lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "24C02 Check Failed!", RED);
    		delay_ms(500);
    		lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "Please Check!      ", RED);
    		delay_ms(500);
    		LED0_TOGGLE();
    }
    /* 24C02检测正常 */
    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "24C02 Ready!       ", RED);
    
    while (1)
    {
    		t++;
    		key = key_scan(0);
    		
    		if (key == WKUP_PRES)		/* 写入数据 */
    		{
    			lcd_fill(0, 150, 239, 319, WHITE); 
    			lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Start Write 24C02....", BLUE);
    			at24cxx_write(0, (uint8_t *)g_text_buf, TEXT_SIZE);
    			lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "24C02 Write Finished!", BLUE);
    		}
    		else if (key == KEY0_PRES)	/* 读取数据 */
    		{
    			lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Start Read 24C02.... ", BLUE);
    			at24cxx_read(0, data, TEXT_SIZE);
    			lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "The Data Readed Is:  ", BLUE);
    			lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, (char *)data, BLUE);
    		}
    		
    		if (t == 20)
    		{
    			LED0_TOGGLE();
    			t = 0;
    		}
    		
    		delay_ms(10);
    }
}

从本章实验的应用代码中可以看到，在初始化完EEPROM后，会检测与EEPROM的连接是否正常，若与EEPROM的连接正常，则会不断地等待按键输入，若检测到KEY_UP按键被按下，则会往EEPROM的指定地址中写入指定的数据，若检测到KEY_0按键被按下，则会从EEPROM的指定地址中读取数据，并在LCD上进行显示。
42.3 下载验证
在完成编译和烧录操作后，若MCU与EEPROM的连接无误，则可以在LCD上看到“24C02 Ready!”的提示信息，此时可以按下KEY_UP按键往EEPROM的指定地址写入指定数据，然后再按下KEY_0按键从EEPROM的指定地址将写入的数据读回来在LCD上进行显示，此时便可以看到在LCD上显示了“APM32 IIC TEST”的提示信息，该提示信息就是从EEPROM中读回的数据。

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