STM32—IIC

news2024/12/26 11:53:48

IIC协议概述

IIC全称Inter-Integrated Circuit (集成电路总线)

是由PHILIPS公司在80年代开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围设备。IIC属于半双 工同步通信方式

特点

  • 简单性和有效性。

由于接口直接在组件之上,因此IIC总线占用的空间非常小,减少了电路板的空间和芯片管脚的数量,降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺,并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件

  • 多主控(multimastering)

其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然,在任何时间点上只能有一个主控。

构成
IIC串行总线一般有两根信号线,一根是双向的数据线SDA,另一根是时钟线SCL,其时钟信号是由主控器件产生。所有接到IIC总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上,各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。对于并联在一条总线上的每个IC都有唯一的地址。
在这里插入图片描述
IIC协议
IIC总线在传输数据的过程中一共有三种类型信号,分别为:开始信号、结束信号和应答信号。
这些信号中,起始信号是必需的,结束信号和应答信号

  • 起始信号
  • 终止信号
    在这里插入图片描述
    51单片机根据时序写的
void IIC_Start()
{
	scl = 0;
	scl = 1;
	sda = 1;
	_nop_();//延时大于4.7us
	sda = 0;
	_nop_();
}

void IIC_Stop()
{
	scl = 0;
	scl = 1;
	sda = 0;
	_nop_();
	sda = 1;
	_nop_();
}


  • 应答信号
    发送器每发送一个字节(8个bit),就在时钟脉冲9期间释放数据线,由接收器反馈一个应答信号。 应答信号为低电平时,规定为有效应答位(ACK,简称应答位),表示接收器已经成功地接收了该字节;
    应答信号为高电平时,规定为非应答位(NACK),一般表示接收器接收该字节没有成功。
    在这里插入图片描述
char IIC_ACK()
{
	char flag;
	sda = 1;//就在时钟脉冲9期间释放数据线
	_nop_();
	scl = 1;
	_nop_();
	flag = sda;
	_nop_();
	scl = 0;
	_nop_();
	return flag;
}
  • 数据发送的时序
    在这里插入图片描述
void IIC_Send_Byte(char dataSend)
{
	int i = 0;
	for(i=0;i<8;i++){
	scl = 0;
	sda = dataSend &0x80;//1000 0000获得dataSend的最高位,给sda
	_nop_();//发送数据建立时间
	scl = 1;//scl拉高开始发送
	_nop_();//数据发送时间
	scl = 0;//发送完毕拉低

	_nop_();
	dataSend = dataSend << 1;
	
	}
	
}

OLED

在这里插入图片描述
写命令/数据的代码

/*
1. start()
2. 写入 b0111 1000 0x78
3. ACK
4. cotrol byte: (0)(0)000000 写入命令   (0)(1)000000写入数据

5. ACK
6. 写入指令/数据

7. ACK
8. STOP
*/
void Oled_Write_Cmd(char dataCmd)
{
	IIC_Start();
	//	2. 写入从机地址  b0111 1000 0x78
	IIC_Send_Byte(0x78);
	//	3. ACK
	IIC_ACK();
	//	4. cotrol byte: (0)(0)000000 写入命令   (0)(1)000000写入数据
	IIC_Send_Byte(0x00);
	//	5. ACK
	IIC_ACK();
	//6. 写入指令/数据
	IIC_Send_Byte(dataCmd);
	//7. ACK
	IIC_ACK();
	//8. STOP
	IIC_Stop();	
}

void Oled_Write_Data(char dataData)
{
	IIC_Start();
	//	2. 写入从机地址  b0111 1000 0x78
	IIC_Send_Byte(0x78);
	//	3. ACK
	IIC_ACK();
	//	4. cotrol byte: (0)(0)000000 写入命令   (0)(1)000000写入数据
	IIC_Send_Byte(0x40);
	//	5. ACK
	IIC_ACK();
	//6. 写入指令/数据
	IIC_Send_Byte(dataData);
	//7. ACK
	IIC_ACK();
	//8. STOP
	IIC_Stop();	
}

OLED的初始化函数

void Oled_Init(void){
	Oled_Write_Cmd(0xAE);//--display off
	Oled_Write_Cmd(0x00);//---set low column address
	Oled_Write_Cmd(0x10);//---set high column address
	Oled_Write_Cmd(0x40);//--set start line address  
	Oled_Write_Cmd(0xB0);//--set page address
	Oled_Write_Cmd(0x81); // contract control
	Oled_Write_Cmd(0xFF);//--128   
	Oled_Write_Cmd(0xA1);//set segment remap 
	Oled_Write_Cmd(0xA6);//--normal / reverse
	Oled_Write_Cmd(0xA8);//--set multiplex ratio(1 to 64)
	Oled_Write_Cmd(0x3F);//--1/32 duty
	Oled_Write_Cmd(0xC8);//Com scan direction
	Oled_Write_Cmd(0xD3);//-set display offset
	Oled_Write_Cmd(0x00);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD5);//set osc division
	Oled_Write_Cmd(0x80);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD8);//set area color mode off
	Oled_Write_Cmd(0x05);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD9);//Set Pre-Charge Period
	Oled_Write_Cmd(0xF1);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xDA);//set com pin configuartion
	Oled_Write_Cmd(0x12);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xDB);//set Vcomh
	Oled_Write_Cmd(0x30);//
	
	Oled_Write_Cmd(0x8D);//set charge pump enable
	Oled_Write_Cmd(0x14);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xAF);//--turn on oled panel		
}

OLED的寻址模式
如何显示一个点?
有三种,分别位页地址模式,水平地址模式和垂直地址模式,可以通过表格进行配置(一般选用页寻址模式:写入0x20再写入0x02)

内存管理
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
页地址模式
在这里插入图片描述
水平地址模式在这里插入图片描述
垂直地址模式在这里插入图片描述
列地址选择在这里插入图片描述
如果写入0x08(b00001000)会显示什么呢
一个字节负责一个Page的一列显示在这里插入图片描述
51单片机示例:显示一条小短线

#include "reg52.h"
#include "intrins.h"

sbit sda = P2^0;
sbit scl = P2^1;

void IIC_Start()
{
	scl = 0;
	scl = 1;
	sda = 1;
	_nop_();//延时大于4.7us
	sda = 0;
	_nop_();
}

void IIC_Stop()
{
	scl = 0;
	scl = 1;
	sda = 0;
	_nop_();
	sda = 1;
	_nop_();
}

char IIC_ACK()
{
	char flag;
	sda = 1;//就在时钟脉冲9期间释放数据线
	_nop_();
	scl = 1;
	_nop_();
	flag = sda;
	_nop_();
	scl = 0;
	_nop_();
	return flag;
}

void IIC_Send_Byte(char dataSend)
{
	int i = 0;
	for(i=0;i<8;i++){
	scl = 0;
	sda = dataSend &0x80;//1000 0000获得dataSend的最高位,给sda
	_nop_();//发送数据建立时间
	scl = 1;//scl拉高开始发送
	_nop_();//数据发送时间
	scl = 0;//发送完毕拉低

	_nop_();
	dataSend = dataSend << 1;
	
	}
	
}
/*
1. start()
2. 写入 b0111 1000 0x78
3. ACK
4. cotrol byte: (0)(0)000000 写入命令   (0)(1)000000写入数据

5. ACK
6. 写入指令/数据

7. ACK
8. STOP
*/
void Oled_Write_Cmd(char dataCmd)
{
	IIC_Start();
	//	2. 写入从机地址  b0111 1000 0x78
	IIC_Send_Byte(0x78);
	//	3. ACK
	IIC_ACK();
	//	4. cotrol byte: (0)(0)000000 写入命令   (0)(1)000000写入数据
	IIC_Send_Byte(0x00);
	//	5. ACK
	IIC_ACK();
	//6. 写入指令/数据
	IIC_Send_Byte(dataCmd);
	//7. ACK
	IIC_ACK();
	//8. STOP
	IIC_Stop();	
}

void Oled_Write_Data(char dataData)
{
	IIC_Start();
	//	2. 写入从机地址  b0111 1000 0x78
	IIC_Send_Byte(0x78);
	//	3. ACK
	IIC_ACK();
	//	4. cotrol byte: (0)(0)000000 写入命令   (0)(1)000000写入数据
	IIC_Send_Byte(0x40);
	//	5. ACK
	IIC_ACK();
	//6. 写入指令/数据
	IIC_Send_Byte(dataData);
	//7. ACK
	IIC_ACK();
	//8. STOP
	IIC_Stop();	
}

void Oled_Init(void){
	Oled_Write_Cmd(0xAE);//--display off
	Oled_Write_Cmd(0x00);//---set low column address
	Oled_Write_Cmd(0x10);//---set high column address
	Oled_Write_Cmd(0x40);//--set start line address  
	Oled_Write_Cmd(0xB0);//--set page address
	Oled_Write_Cmd(0x81); // contract control
	Oled_Write_Cmd(0xFF);//--128   
	Oled_Write_Cmd(0xA1);//set segment remap 
	Oled_Write_Cmd(0xA6);//--normal / reverse
	Oled_Write_Cmd(0xA8);//--set multiplex ratio(1 to 64)
	Oled_Write_Cmd(0x3F);//--1/32 duty
	Oled_Write_Cmd(0xC8);//Com scan direction
	Oled_Write_Cmd(0xD3);//-set display offset
	Oled_Write_Cmd(0x00);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD5);//set osc division
	Oled_Write_Cmd(0x80);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD8);//set area color mode off
	Oled_Write_Cmd(0x05);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD9);//Set Pre-Charge Period
	Oled_Write_Cmd(0xF1);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xDA);//set com pin configuartion
	Oled_Write_Cmd(0x12);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xDB);//set Vcomh
	Oled_Write_Cmd(0x30);//
	
	Oled_Write_Cmd(0x8D);//set charge pump enable
	Oled_Write_Cmd(0x14);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xAF);//--turn on oled panel		
}


void Oled_Clear()
{
	unsigned char i,j; //-128 --- 127
	
	for(i=0;i<8;i++){
		Oled_Write_Cmd(0xB0 + i);//page0--page7
		//每个page从0列
		Oled_Write_Cmd(0x00);
		Oled_Write_Cmd(0x10);
		//0到127列,依次写入0,每写入数据,列地址自动偏移
		for(j = 0;j<128;j++){
			Oled_Write_Data(0);
		}
	}
}

void main()
{
	//1. OLED初始化
	Oled_Init();
	//2. 选择一个位置
	//2.1 确认页寻址模式
	Oled_Write_Cmd(0x20);
	Oled_Write_Cmd(0x02);
	
	
	//2.2 选择PAGE0   1011 0000
	//								0xB0
	
	Oled_Write_Cmd(0xB0);
	Oled_Clear();
	//3. 显示一个点
		Oled_Write_Data(0x08);
		Oled_Write_Data(0x08);
		Oled_Write_Data(0x08);
		Oled_Write_Data(0x08);
		Oled_Write_Data(0x08);
		Oled_Write_Data(0x08);
		Oled_Write_Data(0x08);
		Oled_Write_Data(0x08);
		Oled_Write_Data(0x08);
	
	while(1);
}

下面用的STM32F103HAL库

用到的库函数:

HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Mem_Write(I2C_HandleTypeDef *hi2c,
uint16_t DevAddress,
uint16_t MemAddress,
uint16_t MemAddSize,
uint8_t *pData,
uint16_t Size,
uint32_t Timeout)

参数一:I2C_HandleTypeDef *hi2c,I2C设备句柄
参数二:uint16_t DevAddress,目标器件的地址,七位地址必须左对齐
参数三:uint16_t MemAddress,目标器件的目标寄存器地址
参数四:uint16_t MemAddSize,目标器件内部寄存器地址数据长度
参数五:uint8_t *pData,待写的数据首地址
参数六:uint16_t Size,待写的数据长度
参数七:uint32_t Timeout,超时时间
返回值:HAL_StatusTypeDef,HAL状态(OK,busy,ERROR,TIMEOUT)

向OLED写命令的封装:

void Oled_Write_Cmd(uint8_t dataCmd)
{

 HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x00, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,

 &dataCmd, 1, 0xff);
}

向OLED写数据的封装:

void Oled_Write_Data(uint8_t dataData)
{

 HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x40, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,

 &dataData, 1, 0xff);
}

实验:显示一张图片,使用CubeMX
在这里插入图片描述

void Oled_Write_Cmd(uint8_t dataCmd)
{
	HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1,0x78,0x00,I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
	&dataCmd,1,0xff);
	
}


void Oled_Write_Data(uint8_t dataData)
{
	HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1,0x78,0x40,I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
	&dataData,1,0xff);
	
}

void Oled_Init(void){
	Oled_Write_Cmd(0xAE);//--display off
	Oled_Write_Cmd(0x00);//---set low column address
	Oled_Write_Cmd(0x10);//---set high column address
	Oled_Write_Cmd(0x40);//--set start line address  
	Oled_Write_Cmd(0xB0);//--set page address
	Oled_Write_Cmd(0x81); // contract control
	Oled_Write_Cmd(0xFF);//--128   
	Oled_Write_Cmd(0xA1);//set segment remap 
	Oled_Write_Cmd(0xA6);//--normal / reverse
	Oled_Write_Cmd(0xA8);//--set multiplex ratio(1 to 64)
	Oled_Write_Cmd(0x3F);//--1/32 duty
	Oled_Write_Cmd(0xC8);//Com scan direction
	Oled_Write_Cmd(0xD3);//-set display offset
	Oled_Write_Cmd(0x00);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD5);//set osc division
	Oled_Write_Cmd(0x80);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD8);//set area color mode off
	Oled_Write_Cmd(0x05);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xD9);//Set Pre-Charge Period
	Oled_Write_Cmd(0xF1);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xDA);//set com pin configuartion
	Oled_Write_Cmd(0x12);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xDB);//set Vcomh
	Oled_Write_Cmd(0x30);//
	
	Oled_Write_Cmd(0x8D);//set charge pump enable
	Oled_Write_Cmd(0x14);//
	
	Oled_Write_Cmd(0xAF);//--turn on oled panel		
}


void Oled_Clear()
{
	unsigned char i,j; //-128 --- 127
	
	for(i=0;i<8;i++){
		Oled_Write_Cmd(0xB0 + i);//page0--page7
		//每个page从0列
		Oled_Write_Cmd(0x00);
		Oled_Write_Cmd(0x10);
		//0到127列,依次写入0,每写入数据,列地址自动偏移
		for(j = 0;j<128;j++){
			Oled_Write_Data(0);
		}
	}
}

unsigned char bmpImager[] = {

/*--  调入了一幅图像:D:\无标题.bmp  --*/
/*--  宽度x高度=128x64  --128x8x8*/
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0xF0,0x08,0x0C,0x04,0x06,0x06,0x0C,0x04,0x0C,0xFC,0x1C,0x74,0xFC,0xF8,
0xF0,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x01,0x07,0x04,0x88,0xF8,0x08,0x08,0x0C,0x06,0x01,0x00,0x00,0x01,0x1F,
0x7F,0xFF,0xDC,0xF8,0xE0,0xC0,0x40,0xC0,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xE0,0x10,0x18,0x08,0x0C,
0x04,0x04,0x06,0x02,0x01,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x60,0xC0,0x80,0x80,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
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};



void Oled_Show_Image(unsigned char *image)
{
	unsigned char i; 
	unsigned int j;
	
	for(i=0;i<8;i++){
		Oled_Write_Cmd(0xB0 + i);//page0--page7
		//每个page从0列
		Oled_Write_Cmd(0x00);
		Oled_Write_Cmd(0x10);
		//0到127列,依次写入0,每写入数据,列地址自动偏移
		for(j = 128 * i; j<(128 * (i+1));j++){
			Oled_Write_Data(image[j]);
		}
	}
}



/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
	MX_GPIO_Init();
	MX_I2C1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

		//1. OLED初始化
		Oled_Init();
		//2. 选择一个位置
		//2.1 确认页寻址模式
		Oled_Write_Cmd(0x20);
		Oled_Write_Cmd(0x02);
		Oled_Clear();
		Oled_Show_Image(bmpImager);

		
		
		
		
		


  /* USER CODE END 2 */

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

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

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