I2C（一）：存储器模式：stm32作为主机对AT24C02写读数据

news2025/1/6 17:52:45

存储器模式：在HAL库中，I2C有专门对存储器外设设置的库函数

I2C（一）：存储器模式的使用

  • 1、I2C轮询式写读AT24C02一页数据
  • 2、I2C轮询式写读AT24C02多页数据
  • 3、I2C中断式写读AT24C02一页数据
  • 4、I2C使用DMA式写读AT24C02一页数据

1、I2C轮询式写读AT24C02一页数据

AT24C02 是一款常见的 2 Kbit（256 字节）I²C 接口的 EEPROM（电可擦可编程只读存储器）。它的存储结构如下：

存储容量：AT24C02 的总存储容量为 2 Kbit（即 256 字节）
页（Page）大小：AT24C02 的每一页（Page）的大小为 8 字节。
写数据时，最多一次型写入1页（8字节），超过即会从页的开头覆盖
读数据时，没有限定字节数。

①I2C.c文件的代码如下

#include "I2C.h"

/**
 * @brief：I2C1初始化函数
 */
I2C_HandleTypeDef hi2c1;                            //I2C初始化结构体
void I2C1_Init(void)
{
    /* 1、对I2C1进行初始化 */
    __HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();                    //使能I2C1的时钟
    hi2c1.Instance = I2C1;                          //选择I2C1
    hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;                 //通信速率100K，标志模式
    HAL_I2C_Init(&hi2c1);
}

/**
 * @brief：HAL_I2C_Init()调用此函数
 */
void HAL_I2C_MspInit(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Init;                     //IO口初始化结构体
    if(hi2c->Instance == I2C1)
    {
        /* I2C1引脚的初始化：PB6 = SCL,PB7 = SDA*/
        __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();              //使能GPIOB的时钟
        GPIO_Init.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;           //复用开漏输出
        GPIO_Init.Pin = GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;    //PB6和PB7
        GPIO_Init.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;      //最大输出速度：低
        HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_Init);
    }else if(hi2c->Instance == I2C2)
    {
        
    }
}

②I2C.h文件的代码如下

#ifndef __I2C_H
#define __I2C_H

#include "stm32f1xx_hal.h"
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;                            //I2C初始化结构体
void I2C1_Init(void);

#endif

③main.c文件的代码如下

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "STM32_RCC_Init.h"
#include "UART.h"
#include "I2C.h"

#define AT24C02_Address 0xA0

uint8_t WriteData[8] = {1,2,3,4,5,6,7,88};
uint8_t ReadData[8];

int main(void){
    
	HAL_Init();
	HSE_RCC_Init(); 
	UART1_Init(115200);
    I2C1_Init();
	printf("启动判断！\r\n");
    
    /* 存储器模式：对AT24C02第一页进行写 */
    HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, AT24C02_Address, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, WriteData, 8, 1000);
                     //I2C1，从机地址，从机内部地址，每次传输的数据大小，需要写入的数据缓冲区，需要写入多少个数据
    
    /* 查询从机知否准备就绪 */
    if(HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, AT24C02_Address, 20, 1000) == HAL_OK)//I2C1，从机地址，查询次数，超时时间
    {
        /* 存储器模式：向从机第一页读取数据 */
        HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, AT24C02_Address, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, ReadData, 8, 1000);
    }
    else
    {
         printf("芯片忙碌！\r\n");
    }
    
    /* 将读取到的数据通过串口打印 */
    for(uint8_t i = 0; i<8; i++)
    {
        printf("ReadData[%d] = %d\r\n",i,ReadData[i]);
    }
        
	while(1){
       
	}	
}

在这里插入图片描述

2、I2C轮询式写读AT24C02多页数据

①I2C.c文件的代码如下

#include "I2C.h"

/**
 * @brief：I2C1初始化函数
 */
I2C_HandleTypeDef hi2c1;                            //I2C初始化结构体
void I2C1_Init(void)
{
    /* 1、对I2C1进行初始化 */
    __HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();                    //使能I2C1的时钟
    hi2c1.Instance = I2C1;                          //选择I2C1
    hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;                 //通信速率100K，标志模式
    HAL_I2C_Init(&hi2c1);
}

/**
 * @brief：HAL_I2C_Init()调用此函数
 */
void HAL_I2C_MspInit(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Init;                     //IO口初始化结构体
    if(hi2c->Instance == I2C1)
    {
        /* I2C1引脚的初始化：PB6 = SCL,PB7 = SDA*/
        __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();              //使能GPIOB的时钟
        GPIO_Init.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;           //复用开漏输出
        GPIO_Init.Pin = GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;    //PB6和PB7
        GPIO_Init.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;      //最大输出速度：低
        HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_Init);
    }else if(hi2c->Instance == I2C2)
    {
        
    }
}

②I2C.h文件的代码如下

#ifndef __I2C_H
#define __I2C_H

#include "stm32f1xx_hal.h"
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;                            //I2C初始化结构体
void I2C1_Init(void);

#endif

③main.c文件的代码如下

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "STM32_RCC_Init.h"
#include "UART.h"
#include "I2C.h"

#define AT24C02_Address 0xA0

uint8_t WriteData[16] = {1,2,3,4,5,6,7,8,
                         8,7,6,5,4,3,2,1};
uint8_t ReadData[16];

int main(void){
    
	HAL_Init();
	HSE_RCC_Init(); 
	UART1_Init(115200);
    I2C1_Init();
	printf("启动判断！\r\n");
    
    uint8_t i = 0;
    
    for(i = 0; i<2; i++)
    {
        /* 存储器模式：对AT24C02的页进行写 */
        HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, AT24C02_Address, i*8, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &WriteData[i*8], 8, 1000);
        //while(HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, AT24C02_Address, 20, 1000) != HAL_OK);
        HAL_Delay(10);
    }
    
    /* 查询从机知否准备就绪 */
    if(HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, AT24C02_Address, 20, 1000) == HAL_OK)//I2C1，从机地址，查询次数，超时时间
    {
        /* 存储器模式：向从机读取数据 */
        HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, AT24C02_Address, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, ReadData, 16, 1000);
    }
    else
    {
         printf("芯片忙碌！\r\n");
    }
    
    /* 将读取到的数据通过串口打印 */
    for(i = 0; i<16; i++)
    {
        printf("ReadData[%d] = %d\r\n",i,ReadData[i]);
    }
        
	while(1){
       
	}	
}

在这里插入图片描述

3、I2C中断式写读AT24C02一页数据

实验要求：连接PB0的按键按下后，单片机主机向从机AT24C02写入数据。连接PB1的按键按下后，主机向从机AT24C02读取数据，然后通过串口打印。

①Key.c文件的代码如下

#include "Key.h"

/**
 * 按键引脚的初始化,使用PB0和PB1
 */
void Key_GPIO_Init(void)
{
    /* 1、开启GPIOB的时钟 */
   __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    
    /* 2、对GPIOB0进行配置 */
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Init;
    GPIO_Init.Pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1;      //选择PB0
    GPIO_Init.Mode = GPIO_MODE_INPUT;           //选择输入模式
    GPIO_Init.Pull = GPIO_PULLUP;               //选择上拉模式
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_Init);
}

/**
 * @brief：判断是按键1按下还是按键2按下
 */
uint8_t Key_Scan(void)
{
    uint8_t Key_Num = 0;
    if(PB0_IN == GPIO_PIN_RESET)        //PB0按下
    {
        HAL_Delay(10);                  //延时消抖
        while(PB0_IN == GPIO_PIN_RESET);
        Key_Num =  1;
    }
    if(PB1_IN == GPIO_PIN_RESET)        //PB1按下
    {
        HAL_Delay(10);                  //延时消抖
        while(PB1_IN == GPIO_PIN_RESET);
        Key_Num =  2;
    }  
    return Key_Num;
}

①I2C.c文件的代码如下

#include "I2C.h"

/**
 * @brief：I2C1初始化函数
 */
I2C_HandleTypeDef hi2c1;                            //I2C初始化结构体
void I2C1_Init(void)
{
    /* 1、对I2C1进行初始化 */
    __HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();                    //使能I2C1的时钟
    hi2c1.Instance = I2C1;                          //选择I2C1
    hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;                 //通信速率100K，标志模式
    HAL_I2C_Init(&hi2c1);
    
    /* 配置I2C1的NVIC */
    HAL_NVIC_SetPriority(I2C1_EV_IRQn,3,0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(I2C1_EV_IRQn);
}

/**
 * @brief：HAL_I2C_Init()调用此函数
 */
void HAL_I2C_MspInit(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Init;                     //IO口初始化结构体
    if(hi2c->Instance == I2C1)
    {
        /* I2C1引脚的初始化：PB6 = SCL,PB7 = SDA*/
        __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();              //使能GPIOB的时钟
        GPIO_Init.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;           //复用开漏输出
        GPIO_Init.Pin = GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;    //PB6和PB7
        GPIO_Init.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;      //最大输出速度：低
        HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_Init);
    }else if(hi2c->Instance == I2C2)
    {
        
    }
}

②I2C.h文件的代码如下

#ifndef __I2C_H
#define __I2C_H

#include "stm32f1xx_hal.h"
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;                            //I2C初始化结构体
void I2C1_Init(void);

#endif

③main.c文件的代码如下

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "STM32_RCC_Init.h"
#include "UART.h"
#include "I2C.h"
#include "Key.h"

#define AT24C02_Address 0xA0

uint8_t WriteData[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8};
uint8_t ReadData[8];

int main(void){
    
	HAL_Init();
	HSE_RCC_Init(); 
	UART1_Init(115200);
    I2C1_Init();
    Key_GPIO_Init();
	printf("启动判断！\r\n");
    
	while(1){
        switch(Key_Scan())
        {
            case 1://按键PB0按下
                if(HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, AT24C02_Address, 20, 1000) == HAL_OK)
                {
                    /* 存储器模式：对AT24C02的页进行写，且开启写入完成中断 */
                    HAL_I2C_Mem_Write_IT(&hi2c1, AT24C02_Address, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, WriteData, 8);
                }
                break;
            case 2://按键PB1按下
                if(HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, AT24C02_Address, 20, 1000) == HAL_OK)
                {
                    /* 存储器模式：对AT24C02的页进行读，且开启读取完成中断 */
                    HAL_I2C_Mem_Read_IT(&hi2c1, AT24C02_Address, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, ReadData, 8);
                }
            break;      
        }
	}	
}

④stm32f1xx_it.c文件的代码如下

#include "stm32f1xx_hal.h"   
#include "stm32f1xx_it.h" 
#include "I2C.h" 
#include "UART.h"

/**
 * I2C1中断服务函数 
 */
void I2C1_EV_IRQHandler(void)
{
    HAL_I2C_EV_IRQHandler(&hi2c1);//中断服务总函数
}

/******************* 下面的中断的回调函数 ***************************/
/**
 * 存储器模式：I2C1主机发送完成中断回调函数
 */
void HAL_I2C_MemTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
  if(hi2c->Instance == I2C1)
  {
      printf("发送完成了！\r\n");
  }else if(hi2c->Instance == I2C2)
  {
  
  }
}

/**
 * 存储器模式：I2C1主机读取完成中断回调函数
 */
extern uint8_t ReadData[8];
void HAL_I2C_MemRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
  if(hi2c->Instance == I2C1)
  {
      printf("读取完成了！\r\n");
      for(uint8_t i = 0; i<8; i++)
      {
          printf("ReadData[%d] = %d\r\n",i,ReadData[i]);
      }
  }else if(hi2c->Instance == I2C2)
  {
  
  }
}

在这里插入图片描述

4、I2C使用DMA式写读AT24C02一页数据

实验要求：连接PB0的按键按下后，单片机主机向从机AT24C02写入数据。连接PB1的按键按下后，主机向从机AT24C02读取数据，然后通过串口打印。
在这里插入图片描述I2C的DMA非常的难用，需要配置I2C的NVIC中断和配置I2C的中断函数。才会调用I2C的DMA中断。还不知直接使用I2C的中断回调函数。
①I2C.c文件的代码如下

#include "I2C.h"

/**
 * @brief：I2C1初始化函数
 */
I2C_HandleTypeDef hi2c1;                            //I2C初始化结构体
void I2C1_Init(void)
{
    /* 1、对I2C1进行初始化 */
    __HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();                    //使能I2C1的时钟
    hi2c1.Instance = I2C1;                          //选择I2C1
    hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;                 //通信速率100K，标志模式
    HAL_I2C_Init(&hi2c1);
    
    /* 配置I2C1的NVIC */
    HAL_NVIC_SetPriority(I2C1_EV_IRQn,3,0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(I2C1_EV_IRQn);
}

/**
 * @brief：HAL_I2C_Init()调用此函数
 */
DMA_HandleTypeDef hdma1_I2C_Tx;                     //DMA1配置结构体
DMA_HandleTypeDef hdma1_I2C_Rx;                     //DMA1配置结构体
void HAL_I2C_MspInit(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_Init;                     //IO口初始化结构体
    if(hi2c->Instance == I2C1)
    {
        /* I2C1引脚的初始化：PB6 = SCL,PB7 = SDA*/
        __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();               //使能GPIOB的时钟
        GPIO_Init.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;           //复用开漏输出
        GPIO_Init.Pin = GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;    //PB6和PB7
        GPIO_Init.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;      //最大输出速度：低
        HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_Init);
        
        /* 2、初始化DMA1的通道6 */
        __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();                                   //使能DMA1的时钟
        hdma1_I2C_Tx.Instance = DMA1_Channel6;                         //选择DMA1的通道6
        hdma1_I2C_Tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;   //外设站点数据宽度,8位
        hdma1_I2C_Tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;                //外设地址是否递增，选择不自增
        hdma1_I2C_Tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;      //内存站点数据宽度,8位
        hdma1_I2C_Tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;                    //内存地址是否递增，选择自增
        hdma1_I2C_Tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;            //传输方向：这里选择内存---->寄存器
        hdma1_I2C_Tx.Init.Mode = DMA_NORMAL;                           //计数器传输模式：选择不自动重装
        hdma1_I2C_Tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;              //通道1传输优先级，选择中等
        __HAL_LINKDMA(&hi2c1,hdmatx,hdma1_I2C_Tx);                     //将I2C1_TX和DMA1通道6连接起来
        HAL_DMA_Init(&hdma1_I2C_Tx);
        
        /* 配置DMA1通道6的NVIC */
        HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel6_IRQn,3,0);
        HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel6_IRQn);
        
        /* 3、配置DMA1的通道7 */
        hdma1_I2C_Rx.Instance = DMA1_Channel7;                         //选择DMA1的通道7
        hdma1_I2C_Rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;   //外设站点数据宽度,8位
        hdma1_I2C_Rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;                //外设地址是否递增，选择不自增
        hdma1_I2C_Rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;      //内存站点数据宽度,8位
        hdma1_I2C_Rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;                    //内存地址是否递增，选择自增
        hdma1_I2C_Rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;            //传输方向：这里选择寄存器---->内存
        hdma1_I2C_Rx.Init.Mode = DMA_NORMAL;                           //计数器传输模式：选择不自动重装
        hdma1_I2C_Rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;              //通道1传输优先级，选择中等
        __HAL_LINKDMA(&hi2c1,hdmarx,hdma1_I2C_Rx);                     //将I2C1_RX和DMA1通道7连接起来
        HAL_DMA_Init(&hdma1_I2C_Rx);
        
        /* 配置DMA1通道6的NVIC */
        HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel7_IRQn,3,0);
        HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel7_IRQn);
    }else if(hi2c->Instance == I2C2)
    {
        
    }
}

②I2C.h文件的代码如下

#ifndef __I2C_H
#define __I2C_H

#include "stm32f1xx_hal.h"
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;                            //I2C初始化结构体
extern DMA_HandleTypeDef hdma1_I2C_Tx;                     //DMA1配置结构体
extern DMA_HandleTypeDef hdma1_I2C_Rx;                     //DMA1配置结构体
void I2C1_Init(void);

#endif

③main.c文件的代码如下

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "STM32_RCC_Init.h"
#include "UART.h"
#include "I2C.h"
#include "Key.h"

#define AT24C02_Address 0xA0

uint8_t WriteData[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8};
uint8_t ReadData[8];

int main(void){
    
	HAL_Init();
	HSE_RCC_Init(); 
	UART1_Init(115200);
    I2C1_Init();
    Key_GPIO_Init();
	printf("启动判断！\r\n");
    
	while(1){
        switch(Key_Scan())
        {
            case 1://按键PB0按下
                if(HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, AT24C02_Address, 20, 1000) == HAL_OK)
                {
                    /* 存储器模式：对AT24C02的页进行写，且开启DMA写入完成中断 */
                    HAL_I2C_Mem_Write_DMA(&hi2c1, AT24C02_Address, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, WriteData, 8);
                }
                break;
            case 2://按键PB1按下
                if(HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, AT24C02_Address, 20, 1000) == HAL_OK)
                {
                    /* 存储器模式：对AT24C02的页进行读，且开启DMA读取完成中断 */
                    HAL_I2C_Mem_Read_DMA(&hi2c1, AT24C02_Address, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, ReadData, 8);
                }
            break;      
        }
	}	
}

④stm32f1xx_it.c文件的代码如下

#include "stm32f1xx_hal.h"   
#include "stm32f1xx_it.h" 
#include "I2C.h" 
#include "UART.h"

/**
 * I2C1中断服务函数 
 */
void I2C1_EV_IRQHandler(void)
{
    HAL_I2C_EV_IRQHandler(&hi2c1);//中断服务总函数
}
/**
 * DMA1通道6的中断服务函数 
 */
void DMA1_Channel6_IRQHandler(void)
{
    HAL_DMA_IRQHandler(&hdma1_I2C_Tx);
}

/**
 * DMA1通道7的中断服务函数 
 */
void DMA1_Channel7_IRQHandler(void)
{
    HAL_DMA_IRQHandler(&hdma1_I2C_Rx);
}
/******************* 下面的中断的回调函数 ***************************/
/**
 * 存储器模式：I2C1的DMA发送完成中断回调函数
 */
void HAL_I2C_MemTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
  if(hi2c->Instance == I2C1)
  {
      printf("发送完成了！\r\n");
  }else if(hi2c->Instance == I2C2)
  {
  
  }
}

/**
 * 存储器模式：I2C1的DMA读取完成中断回调函数
 */
extern uint8_t ReadData[8];
void HAL_I2C_MemRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
  if(hi2c->Instance == I2C1)
  {
      printf("读取完成了！\r\n");
      for(uint8_t i = 0; i<8; i++)
      {
          printf("ReadData[%d] = %d\r\n",i,ReadData[i]);
      }
  }else if(hi2c->Instance == I2C2)
  {
  
  }
}

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