STM32G030C8T6：EEPROM读写实验（I2C通信）--M24C64

news2024/11/18 11:42:35

本专栏记录STM32开发各个功能的详细过程，方便自己后续查看，当然也供正在入门STM32单片机的兄弟们参考；

本小节的目标是，系统主频64 MHZ,采用高速外部晶振，实现PB11,PB10 引脚模拟I2C 时序，对M24C08 的EEPROM 进行读。
原理：通过模拟I2C接(PB10:CLK,PB11:DTA)与M24C08 EEPROM进行读写实验。
涉及到的知识：配置I2C通信，STM32CubeMX的使用

文章目录

  • 1 新建工程
  • 2 配置SWD下载引脚
  • 3 配置RCC
  • 4 设置系统主频
  • 5 生成工程
  • 6 增加代码实现PB10,PB11 模拟I2C 时序，从而实现EEPROM数据读写

1 新建工程

点击File 菜单下的New Project

在这里插入图片描述

选择芯片型号，如下图所示先输入芯片型号，目前这边输入STM32G030C8，

在这里插入图片描述

双击选择，就确定了芯片型号，界面会变成如下图所示

在这里插入图片描述

2 配置SWD下载引脚

如下图所示，在Pinout&Configuration 栏目的System Core 下，先点击SYS,再勾选Serial Wire 框，
配置好SWD 下载引脚设置：

在这里插入图片描述

3 配置RCC

如下图，先点击RCC,在HSE 配置中选择Crystal/Ceramic Resonator 外部晶振设

在这里插入图片描述

4 设置系统主频

如下图， 先点击Clock Configuration 栏目,按下图的1,2,3,4 步骤完成系统64MHZ 主频设置：

在这里插入图片描述

5 生成工程

按照下图的步骤，进行项目配置，项目名称和路径设置等，生成项目的类型选择STM32CubeIDE（我这里以STM32CubeIDE为例，如果你要试用keil5，那就选择MDK-RAM，如果要使用makefile，就选择Makefile），注意项目名称和路径不要有中文名；
在这里插入图片描述

最后全部设置完毕后点击create code，生成项目代码：

在这里插入图片描述

生成的工程如下图所示：
在这里插入图片描述

6 增加代码实现PB10,PB11 模拟I2C 时序，从而实现EEPROM数据读写

如下图所示，在Core/Src下面增加24C64.c 文件，里面是用I/O 口模拟I2C 总线实现EEPROM读写驱动。

在这里插入图片描述

24C64.h：
#ifndef M24C64_H
#define M24C64_H

#include "main.h"

#define EE_ADDR 0xA0 // EEPROM地址，地址管脚全接地，为0xA0
#define EE_SCL_PIN  GPIO_PIN_10   //模拟IIC的SCL信号
#define EE_SDA_PIN  GPIO_PIN_11   //模拟IIC的SDA信号
#define EE_IIC_SCL(val)         HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_10,val)                    //SCL 输出高或者低
#define EE_IIC_SDA(val)         HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_11,val)                    //SDA 输出高或者低

void EE_SDA_IN(void);  // PB11配置成输入
void EE_SDA_OUT(void); // PB11配置成开漏输出
void EE_SCK_OUT(void); // PB10配置成开漏输出
unsigned char EE_READ_SDA(void); // 读DATA引脚状态

void EE_IIC_Delay(uint16_t us); // IIC延时
void EE_IIC_Init(void); // IIC初始化
void EE_IIC_Start(void); // 开始
void EE_IIC_Stop(void); // 停止
uint8_t EE_IIC_WaitAck(void); // 等待应答
void EE_IIC_Ack(void); // 发送应答
void EE_IIC_NAck(void); // 发送非应答
void EE_IIC_SendByte(uint8_t data); // 发送一个字节
uint8_t EE_IIC_ReadByte(uint8_t ack); // 读取1字节

// M24C64特定函数
uint8_t EE_IIC_ReadByteFromSlave(uint8_t I2C_Addr, uint16_t reg, uint8_t *buf);
uint8_t EE_IIC_SendByteToSlave(uint8_t I2C_Addr, uint16_t reg, uint8_t data);

#endif // M24C64_H

/*********************************************************************************************************
      END FILE
*********************************************************************************************************/

24C08.c
#include "24C64.h"

void EE_SDA_IN(void) 	// PB11配置成输入
{
	__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // GPIO时钟使能
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;
	GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
	GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
	GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
 	HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}

void EE_SDA_OUT(void) // PB11配置成开漏输出
{
	__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // GPIO时钟使能
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}

void EE_SCK_OUT(void) // PB10配置成开漏输出
{
	__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); // GPIO时钟使能
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
	GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}

// 读DATA引脚状态
unsigned char EE_READ_SDA(void)
{
	return HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_11);
}

// IIC延时
void EE_IIC_Delay(uint16_t us)
{
	uint16_t j;
	for (j = 0; j < us; j++)
	{
		for (int i = 0; i < 20; i++)
		{
			__asm("NOP"); // 等待1个指令周期，系统主频16M
		}
	}
}

// IIC初始化
void EE_IIC_Init(void)
{
	EE_SCK_OUT(); // CLK引脚配置成输出
	EE_SDA_OUT(); // DATA引脚配置成输出
	EE_IIC_SCL(1); // CLK引脚输出高
	EE_IIC_SDA(1); // DATA引脚输出高
}

// 开始
void EE_IIC_Start(void)
{
	EE_SDA_OUT(); // DATA引脚配置成输出
	EE_IIC_SDA(1); // DATA引脚输出高
	EE_IIC_SCL(1); // CLK引脚输出高
	EE_IIC_Delay(4); // 等待大约40us
 	EE_IIC_SDA(0); // DATA引脚输出低
	EE_IIC_Delay(4); // 等待大约40us
	EE_IIC_SCL(0); // CLK引脚输出低，钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}

// 停止
void EE_IIC_Stop(void)
{
	EE_SDA_OUT(); // DATA引脚配置成输出
	EE_IIC_SCL(0); // CLK引脚输出低
	EE_IIC_SDA(0); // DATA引脚输出低
	EE_IIC_Delay(4); // 等待大约40us
	EE_IIC_SCL(1); // CLK引脚输出高
	EE_IIC_SDA(1); // DATA引脚输出高，发送I2C总线结束信号
	EE_IIC_Delay(4); // 等待大约40us
}

// 等待应答
uint8_t EE_IIC_WaitAck(void)
{
	uint8_t ucErrTime = 0;
	EE_SDA_IN(); // DATA引脚配置成输入（从机给一个低电平做为应答）
	EE_IIC_SDA(1);
	EE_IIC_Delay(1);
	EE_IIC_SCL(1);
	EE_IIC_Delay(1); // 等待约10us
	while (EE_READ_SDA()) // 一直读，直到读取到低电平应答
	{
		ucErrTime++;
		if (ucErrTime > 250)
		{
			EE_IIC_Stop();
			return 1;
		}
	}
	EE_IIC_SCL(0); // 时钟输出0
	return 0;
}

// 发送应答
void EE_IIC_Ack(void)
{
	EE_IIC_SCL(0);
	EE_SDA_OUT();
	EE_IIC_SDA(0);
	EE_IIC_Delay(1);
	EE_IIC_SCL(1);
	EE_IIC_Delay(2);
	EE_IIC_SCL(0);
}

// 发送非应答
void EE_IIC_NAck(void)
{
	EE_IIC_SCL(0);
	EE_SDA_OUT();
	EE_IIC_SDA(1);
	EE_IIC_Delay(1);
	EE_IIC_SCL(1);
	EE_IIC_Delay(1);
	EE_IIC_SCL(0);
}

// 发送一个字节
void EE_IIC_SendByte(uint8_t data)
{
	uint8_t t;
	EE_SDA_OUT();
	EE_IIC_SCL(0); // 拉低时钟开始数据传输
	for (t = 0; t < 8; t++)
	{
		EE_IIC_SDA((data & 0x80) >> 7); // 发送数据
		EE_IIC_Delay(1);
		EE_IIC_SCL(1);
		data <<= 1;
		EE_IIC_Delay(1);
		EE_IIC_SCL(0);
	}
	EE_IIC_Delay(1);
}

// 读取1字节
uint8_t EE_IIC_ReadByte(uint8_t ack)
{
	uint8_t i, receive = 0;
	EE_SDA_IN(); // SDA设置为输入模式 等待接收从机返回数据
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		EE_IIC_SCL(0);
		EE_IIC_Delay(1);
		EE_IIC_SCL(1);
		receive <<= 1;
		if (EE_READ_SDA()) receive++; // 读取从机发送的电平，如果是高，就记录高
		EE_IIC_Delay(1);
	}
	if (ack)
		EE_IIC_Ack(); // 发送ACK
	else
		EE_IIC_NAck(); // 发送nACK
	return receive;
}

// 从EE指定地址读取一个字节
uint8_t EE_IIC_ReadByteFromSlave(uint8_t I2C_Addr, uint16_t reg, uint8_t *buf)
{
	EE_IIC_Start();
	EE_IIC_SendByte(I2C_Addr); // 发送从机地址
	if (EE_IIC_WaitAck()) // 如果从机未应答则数据发送失败
	{
		EE_IIC_Stop();
		return 1;
	}
	EE_IIC_SendByte((reg >> 8) & 0xFF); // 发送寄存器高位地址
	EE_IIC_WaitAck();
	EE_IIC_SendByte(reg & 0xFF); // 发送寄存器低位地址
	EE_IIC_WaitAck();

	EE_IIC_Start();
	EE_IIC_SendByte(I2C_Addr + 1); // 进入接收模式
	EE_IIC_WaitAck();
	*buf = EE_IIC_ReadByte(0);
	EE_IIC_Stop(); // 产生一个停止条件
	return 0;
}

// 发送一个字节内容到EE指定地址
uint8_t EE_IIC_SendByteToSlave(uint8_t I2C_Addr, uint16_t reg, uint8_t data)
{
	EE_IIC_Start();
	EE_IIC_SendByte(I2C_Addr); // 发送从机地址
	if (EE_IIC_WaitAck())
	{
		EE_IIC_Stop();
		return 1; // 从机地址写入失败
	}
	EE_IIC_SendByte((reg >> 8) & 0xFF); // 发送寄存器高位地址
	EE_IIC_WaitAck();
	EE_IIC_SendByte(reg & 0xFF); // 发送寄存器低位地址
	EE_IIC_WaitAck();
	EE_IIC_SendByte(data);
	if (EE_IIC_WaitAck())
	{
		EE_IIC_Stop();
		return 1; // 数据写入失败
	}
	EE_IIC_Stop(); // 产生一个停止条件

	return 0;
}

然后如下图所示，24C08.c 文件，主要是把SCL 引脚改成PB10,SDA引脚改成PB11，还有EEPROM 驱动所需的基本I/O 操作函数，还有实现时序所需的等待函数。

然后打开main.c文件，按照下图操作添加代码：

在这里插入图片描述

extern void EE_IIC_Init(void);
extern uint8_t EE_EE_IIC_SendByteToSlave(uint8_t I2C_Addr,uint8_t reg,uint8_t data);
extern uint8_t EE_IIC_ReadByteFromSlave(uint8_t I2C_Addr,uint8_t reg,uint8_t *buf);

unsigned char EEDATA;//存放EEPROM读取出来的数据，1个字节

在这里插入图片描述

  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);

#if 1//M24C64代码
  // 测试写入和读取EEPROM
	EE_IIC_Init();
    uint16_t test_addr = 0x0000;
    uint8_t test_data = 0x55;
    uint8_t read_data = 0;

    // 写入测试数据
    EE_IIC_SendByteToSlave(EE_ADDR, test_addr, test_data);
    HAL_Delay(10); // 确保写入完成

    // 读取测试数据
    EE_IIC_ReadByteFromSlave(EE_ADDR, test_addr, &read_data);
#endif
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

      // 循环检测读取的数据
      if (read_data == test_data) {
          // 成功读取
    	  while(1)
    	  {
        	  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_9);
        	  HAL_Delay(50);
    	  }

      } else {
          // 读取失败
    	  while(1)
    	  {
        	  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_9);
        	  HAL_Delay(500);
    	  }
      }

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

然后编译，调试，查看EEDATA变量的值，结果如下图所示：

在这里插入图片描述
我们写进去的值时0x55，最后读出来的值是85'U'，查一下ASCII码：

在这里插入图片描述
0x55对应的就是85'U'，证明我们的结果是对的，证明此EEPROM读写实验成功。

此时单片机上PB9对应的小灯在以50hz的频率在闪烁。

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