16：【stm32】I2C的使用一：I2C片上外设的使用

I2C

1、片上外设
- 1.1：寄存器与内部结构
2、通过I2C向外发送数据
- 2.1：I2C的初始化
- - 2.1.1：初始化SCL和SDA
  - 2.1.2：使能时钟PCLK1（APB1）
  - 2.1.3：配置I2C1的参数
- 2.2：发送数据
- - 2.2.1：等待总线空闲（BUSY标志位）
  - 2.2.2：发送起始位（START,SB标志位）
  - 2.2.3：发送地址（AF,ADDR标志位）
  - 2.2.4：发送数据

具体的通过I2C通信协议传输数据帧的相关信息参考《C51单片机》里面的第13节OLED屏的使用

1、片上外设

如图：I2C片上外设挂载在APB1总线上面，并且I2C1由复用重映射，I2C2没有重映射。
在这里插入图片描述

1.1：寄存器与内部结构

在这里插入图片描述

TDR -Transmit Data Register -发送数据寄存器
RDR -Receive Data Register -接收数据寄存器
CR  -Control Register -控制寄存器
SR1 -Status Register 1 -状态寄存器1
SR2 -Status Register 2 -状态寄存器2
CCR -Clock Control Register -时钟控制寄存器

SR1：状态寄存器1

SB：起始位发送完成，0代表没有起始位产生，1代表检测到了起始位。
AF/ADDR：AF代表接收到NAK，寻址失败AF=1；ADDR代表选址成功，寻址成功-ADDR=1。
TXE：发送数据寄存器TDR空，1代表空，0代表非空。
RXNE：接收数据寄存器RDR非空，1代表非空，0代表空。
BTF：发送完成。1代表发送完成

SR2：状态寄存器2

TRA
BUSY：用于查询总线的空闲状态，0为空闲，1为忙。
MSL

CR：控制寄存器

PE：SCL的开关。
START：用于产生一个起始位，写入1代表发送一个起始位。
ACK：用于产生一个应答信号。

2、通过I2C向外发送数据

2.1：I2C的初始化

在这里插入图片描述

2.1.1：初始化SCL和SDA

我们使用I2C1，初始化SCL和SDA所连接的IO口，把他们配置为复用开漏模式。

//1 .开启GPIOB挂载的总线时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
//初始化IO引脚
GPIO_InitTypeDef GPIOInitStruct;
GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;//复用输出开漏模式
GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 |GPIO_Pin_7;
GPIOInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIOInitStruct);

2.1.2：使能时钟PCLK1（APB1）

//2 .开启I2C挂载APB1总线的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//开启时钟
RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//对I2C1进行复位
RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,DISABLE);//对I2C1进行释放

2.1.3：配置I2C1的参数

在这里插入图片描述
标志模式下：波特率max = 100K，当波特率>=100K时，就按照快速模式进行。快速模式下：波特率max = 400K。
I2C_DutyCycle：在快速模式下，配置时钟信号的形状，即时钟信号的占空比。2：1 = 低电平：高电平/16：9 = 低电平：高电平
下面灰色是工作在从机模式下才需要进行配置的。

//3 .配置I2C1的参数
I2C_InitTypeDef I2CInitStruct;
I2CInitStruct.I2C_ClockSpeed = 400000;//配置波特率，最高400K
I2CInitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;//标准的I2C模式，一般不使用SMBus
I2CInitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;//2:1
I2C_Init(I2C1,&I2CInitStruct);
//4 .使能I2C
I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);//闭合开关，PE

2.2：发送数据

在这里插入图片描述

2.2.1：等待总线空闲（BUSY标志位）

在这里插入图片描述

//1 .等待总线空闲 
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);

2.2.2：发送起始位（START,SB标志位）

在这里插入图片描述

//2 .发送起始位
I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_SB) == RESET);//起始位发送完成

2.2.3：发送地址（AF,ADDR标志位）

在这里插入图片描述
发送地址前先清除AF标志位，

//3 .发送地址
  //3.1 清除标志位AF
I2C_ClearFlag(I2C1,I2C_FLAG_AF);
  //3.2 发送8为数据，7+1
I2C_SendData(I2C1,SlaveADDr & 0xfe);
  //3.3 等待发送成功
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_ADDR) == RESET)
{
	if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)//地址发送失败了
	{
		ret = ERROR;
		goto STOP;
	}
}
STOP:
	I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);//发送停止位
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);//等待总线空闲

2.2.4：发送数据

在这里插入图片描述
发送数据前先清除ADDR标志位，清除ADDR（先读SR1寄存器，再度SR2寄存器）。

//4 .发送数据
  //4.1 清除ADDR标志位
I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR1);//读取SR1
I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR2);//读取SR2

  //4.2 向TDR寄存器写入数据
uint32_t i;
for(i = 0; i < Size ;i++)//Size是数据数组的个数
{
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_TXE) == RESET)//等待TXE为1
	{
		if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)
		{
			ret = ERROR;
			goto STOP;
		}
	}
	I2C_SendData(I2C1,pData[i]);//向TDR写入数据
}

while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BTF) == RESET)//等待发送完成
{
	if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)
	{
		ret = ERROR;
		goto STOP;
	}
}

最终代码①：

	//1 .等待总线空闲 
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);
	
	//2 .发送起始位
	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_SB) == RESET);//起始位发送完成
	
	//3 .发送地址
	  //3.1 清除标志位AF
	I2C_ClearFlag(I2C1,I2C_FLAG_AF);
	  //3.2 发送8为数据，7+1
	I2C_SendData(I2C1,SlaveADDr & 0xfe);
	  //3.3 等待发送成功
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_ADDR) == RESET)
	{
		if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)//地址发送失败了
		{
			ret = ERROR;
			goto STOP;
		}
	}

	//4 .发送数据
	  //4.1 清除ADDR标志位
	I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR1);//读取SR1
	I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR2);//读取SR2
	
	  //4.2 向TDR寄存器写入数据
	uint32_t i;
	for(i = 0; i < Size ;i++)
	{
		while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_TXE) == RESET)//等待TXE为1
		{
			if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)
			{
				ret = ERROR;
				goto STOP;
			}
		}
		I2C_SendData(I2C1,pData[i]);
	}
	
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BTF) == RESET)//等待发送完成
	{
		if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)
		{
			ret = ERROR;
			goto STOP;
		}
	}
	
	//5 .发送STOP
STOP:
	I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);

代码测试：通过向OLED模式发送指令将其屏幕点亮

#include "stm32f10x.h"

void App_I2C_Init(void);
void App_I2C_Send(uint8_t SlaveADDr,uint8_t* pData,uint16_t Size);

int main(void)
{
	//OLED指令
  uint8_t oled_init_command[] = {
  0x00, // Command Stream
  0xa8, 0x3f, // Set MUX Ratio
  0xd3, 0x00, // Set Display Offset
  0x40, // Set Display Start Line
  0xa0, // Set Segment re-map
  0xc0, // Set COM Output Scan Direction
  0xda, 0x02, // Set COM Pins hardware configuration
  0x81, 0x7f, // Set Contrast Control
  0xa5, // Enable Entire Display On
  0xa6, // Set Normal Display
  0xd5, 0x80, // Set OSC Frequency
  0x8d, 0x14, // Enable charge pump regulator
  0xaf, // Display on
	};
	App_I2C_Init();
	App_I2C_Send(0x78, oled_init_command, sizeof(oled_init_command)/sizeof(uint8_t));
	
	while(1)
	{
		
	}
}

void App_I2C_Init(void)
{
	//1 .开启GPIOB挂载的总线时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	//初始化IO引脚
	GPIO_InitTypeDef GPIOInitStruct;
	GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;//复用输出开漏模式
	GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 |GPIO_Pin_7;
	GPIOInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIOInitStruct);
	
	//2 .开启I2C挂载APB1总线的时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//开启时钟
	RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//对I2C1进行复位
	RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,DISABLE);//对I2C1进行释放
	
	//3 .配置I2C1的参数
	I2C_InitTypeDef I2CInitStruct;
	I2CInitStruct.I2C_ClockSpeed = 400000;//配置波特率，最高400K
	I2CInitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;//一般不使用SMBus
	I2CInitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;//2:1
	I2C_Init(I2C1,&I2CInitStruct);
	
	//4 .使能I2C
	I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);
}

void App_I2C_Send(uint8_t SlaveADDr,uint8_t* pData,uint16_t Size)
{
	ErrorStatus ret = SUCCESS;
	//1 .等待总线空闲 
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);
	
	//2 .发送起始位
	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_SB) == RESET);//起始位发送完成
	
	//3 .发送地址
	  //3.1 清除标志位AF
	I2C_ClearFlag(I2C1,I2C_FLAG_AF);
	  //3.2 发送8为数据，7+1
	I2C_SendData(I2C1,SlaveADDr & 0xfe);
	  //3.3 等待发送成功
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_ADDR) == RESET)
	{
		if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)//地址发送失败了
		{
			ret = ERROR;
			goto STOP;
		}
	}

	//4 .发送数据
	  //4.1 清除ADDR标志位
	I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR1);//读取SR1
	I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR2);//读取SR2
	
	  //4.2 向TDR寄存器写入数据
	uint32_t i;
	for(i = 0; i < Size ;i++)
	{
		while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_TXE) == RESET)//等待TXE为1
		{
			if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)
			{
				ret = ERROR;
				goto STOP;
			}
		}
		I2C_SendData(I2C1,pData[i]);
	}
	
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BTF) == RESET)//等待发送完成
	{
		if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)
		{
			ret = ERROR;
			goto STOP;
		}
	}
	
	//5 .发送STOP
STOP:
	I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);
	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);
}