软件模拟I2C原理：内核直接控制2个GPIO引脚电平，模仿SDA和SCL两根线与外部设备进行通讯。
中间抽空做了一下TDA2030功放的仿真实验。心态有些崩，做出来的波形好像一坨shit，难受。
算了，继续学一下模拟I2C。
主要就是这些函数了。编程思想掌握好就行了。
bsp_i2c_ee.c
#include "bsp_i2c_ee.h"
#include "bsp_i2c_gpio.h"
#include "bsp_usart.h"
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: ee_CheckOk
* 功能说明: 判断串行EERPOM是否正常
* 形 参：无
* 返 回 值: 1 表示正常， 0 表示不正常
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t ee_CheckOk(void)
{
if (i2c_CheckDevice(EEPROM_DEV_ADDR) == 0)
{
return 1;
}
else
{
/* 失败后，切记发送I2C总线停止信号 */
i2c_Stop();
return 0;
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: ee_ReadBytes
* 功能说明: 从串行EEPROM指定地址处开始读取若干数据
* 形 参：_usAddress : 起始地址
* _usSize : 数据长度，单位为字节
* _pReadBuf : 存放读到的数据的缓冲区指针
* 返 回 值: 0 表示失败，1表示成功
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t ee_ReadBytes(uint8_t *_pReadBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize)
{
uint16_t i;
/* 采用串行EEPROM随即读取指令序列，连续读取若干字节 */
/* 第1步：发起I2C总线启动信号 */
i2c_Start();
/* 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_I2C_WR); /* 此处是写指令 */
/* 第3步：等待ACK */
if (i2c_WaitAck() != 0)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
}
/* 第4步：发送字节地址，24C02只有256字节，因此1个字节就够了，如果是24C04以上，那么此处需要连发多个地址 */
i2c_SendByte((uint8_t)_usAddress);
/* 第5步：等待ACK */
if (i2c_WaitAck() != 0)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
}
/* 第6步：重新启动I2C总线。前面的代码的目的向EEPROM传送地址，下面开始读取数据 */
i2c_Start();
/* 第7步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_I2C_RD); /* 此处是读指令 */
/* 第8步：发送ACK */
if (i2c_WaitAck() != 0)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
}
/* 第9步：循环读取数据 */
for (i = 0; i < _usSize; i++)
{
_pReadBuf[i] = i2c_ReadByte(); /* 读1个字节 */
/* 每读完1个字节后，需要发送Ack， 最后一个字节不需要Ack，发Nack */
if (i != _usSize - 1)
{
i2c_Ack(); /* 中间字节读完后，CPU产生ACK信号(驱动SDA = 0) */
}
else
{
i2c_NAck(); /* 最后1个字节读完后，CPU产生NACK信号(驱动SDA = 1) */
}
}
/* 发送I2C总线停止信号 */
i2c_Stop();
return 1; /* 执行成功 */
cmd_fail: /* 命令执行失败后，切记发送停止信号，避免影响I2C总线上其他设备 */
/* 发送I2C总线停止信号 */
i2c_Stop();
return 0;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: ee_WriteBytes
* 功能说明: 向串行EEPROM指定地址写入若干数据，采用页写操作提高写入效率
* 形 参：_usAddress : 起始地址
* _usSize : 数据长度，单位为字节
* _pWriteBuf : 存放读到的数据的缓冲区指针
* 返 回 值: 0 表示失败，1表示成功
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t ee_WriteBytes(uint8_t *_pWriteBuf, uint16_t _usAddress, uint16_t _usSize)
{
uint16_t i,m;
uint16_t usAddr;
/*
写串行EEPROM不像读操作可以连续读取很多字节，每次写操作只能在同一个page。
对于24xx02，page size = 8
简单的处理方法为：按字节写操作模式，没写1个字节，都发送地址
为了提高连续写的效率: 本函数采用page wirte操作。
*/
usAddr = _usAddress;
for (i = 0; i < _usSize; i++)
{
/* 当发送第1个字节或是页面首地址时，需要重新发起启动信号和地址 */
if ((i == 0) || (usAddr & (EEPROM_PAGE_SIZE - 1)) == 0)
{
/* 第０步：发停止信号，启动内部写操作 */
i2c_Stop();
/* 通过检查器件应答的方式，判断内部写操作是否完成, 一般小于 10ms
CLK频率为200KHz时，查询次数为30次左右
*/
for (m = 0; m < 1000; m++)
{
/* 第1步：发起I2C总线启动信号 */
i2c_Start();
/* 第2步：发起控制字节，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读 */
i2c_SendByte(EEPROM_DEV_ADDR | EEPROM_I2C_WR); /* 此处是写指令 */
/* 第3步：发送一个时钟，判断器件是否正确应答 */
if (i2c_WaitAck() == 0)
{
break;
}
}
if (m == 1000)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件写超时 */
}
/* 第4步：发送字节地址，24C02只有256字节，因此1个字节就够了，如果是24C04以上，那么此处需要连发多个地址 */
i2c_SendByte((uint8_t)usAddr);
/* 第5步：等待ACK */
if (i2c_WaitAck() != 0)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
}
}
/* 第6步：开始写入数据 */
i2c_SendByte(_pWriteBuf[i]);
/* 第7步：发送ACK */
if (i2c_WaitAck() != 0)
{
goto cmd_fail; /* EEPROM器件无应答 */
}
usAddr++; /* 地址增1 */
}
/* 命令执行成功，发送I2C总线停止信号 */
i2c_Stop();
return 1;
cmd_fail: /* 命令执行失败后，切记发送停止信号，避免影响I2C总线上其他设备 */
/* 发送I2C总线停止信号 */
i2c_Stop();
return 0;
}
void ee_Erase(void)
{
uint16_t i;
uint8_t buf[EEPROM_SIZE];
/* 填充缓冲区 */
for (i = 0; i < EEPROM_SIZE; i++)
{
buf[i] = 0xFF;
}
/* 写EEPROM, 起始地址 = 0，数据长度为 256 */
if (ee_WriteBytes(buf, 0, EEPROM_SIZE) == 0)
{
printf("擦除eeprom出错！\r\n");
return;
}
else
{
printf("擦除eeprom成功！\r\n");
}
}
/*--------------------------------------------------------------------------------------------------*/
static void ee_Delay(__IO uint32_t nCount) //简单的延时函数
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}
/*
* eeprom AT24C02 读写测试
* 正常返回1，异常返回0
*/
uint8_t ee_Test(void)
{
uint16_t i;
uint8_t write_buf[EEPROM_SIZE];
uint8_t read_buf[EEPROM_SIZE];
/*-----------------------------------------------------------------------------------*/
if (ee_CheckOk() == 0)
{
/* 没有检测到EEPROM */
printf("没有检测到串行EEPROM!\r\n");
return 0;
}
/*------------------------------------------------------------------------------------*/
/* 填充测试缓冲区 */
for (i = 0; i < EEPROM_SIZE; i++)
{
write_buf[i] = i;
}
/*------------------------------------------------------------------------------------*/
if (ee_WriteBytes(write_buf, 0, EEPROM_SIZE) == 0)
{
printf("写eeprom出错！\r\n");
return 0;
}
else
{
printf("写eeprom成功！\r\n");
}
/*写完之后需要适当的延时再去读，不然会出错*/
ee_Delay(0x0FFFFF);
/*-----------------------------------------------------------------------------------*/
if (ee_ReadBytes(read_buf, 0, EEPROM_SIZE) == 0)
{
printf("读eeprom出错！\r\n");
return 0;
}
else
{
printf("读eeprom成功，数据如下：\r\n");
}
/*-----------------------------------------------------------------------------------*/
for (i = 0; i < EEPROM_SIZE; i++)
{
if(read_buf[i] != write_buf[i])
{
printf("0x%02X ", read_buf[i]);
printf("错误:EEPROM读出与写入的数据不一致");
return 0;
}
printf(" %02X", read_buf[i]);
if ((i & 15) == 15)
{
printf("\r\n");
}
}
printf("eeprom读写测试成功\r\n");
return 1;
}
bsp_i2c_gpio.c
#include "bsp_i2c_gpio.h"
#include "stm32f10x.h"
static void i2c_CfgGpio(void);
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: i2c_Delay
* 功能说明: I2C总线位延迟，最快400KHz
* 形 参：无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void i2c_Delay(void)
{
uint8_t i;
/*
下面的时间是通过逻辑分析仪测试得到的。
工作条件：CPU主频72MHz ，MDK编译环境，1级优化
循环次数为10时，SCL频率 = 205KHz
循环次数为7时，SCL频率 = 347KHz， SCL高电平时间1.5us，SCL低电平时间2.87us
循环次数为5时，SCL频率 = 421KHz， SCL高电平时间1.25us，SCL低电平时间2.375us
*/
for (i = 0; i < 10; i++);
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: i2c_Start
* 功能说明: CPU发起I2C总线启动信号
* 形 参：无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Start(void)
{
/* 当SCL高电平时，SDA出现一个下跳沿表示I2C总线启动信号 */
EEPROM_I2C_SDA_1();
EEPROM_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SDA_0();
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: i2c_Start
* 功能说明: CPU发起I2C总线停止信号
* 形 参：无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Stop(void)
{
/* 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号 */
EEPROM_I2C_SDA_0();
EEPROM_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SDA_1();
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: i2c_SendByte
* 功能说明: CPU向I2C总线设备发送8bit数据
* 形 参：_ucByte ： 等待发送的字节
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte)
{
uint8_t i;
/* 先发送字节的高位bit7 */
for (i = 0; i < 8; i++)
{
if (_ucByte & 0x80)
{
EEPROM_I2C_SDA_1();
}
else
{
EEPROM_I2C_SDA_0();
}
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_0();
if (i == 7)
{
EEPROM_I2C_SDA_1(); // 释放总线
}
_ucByte <<= 1; /* 左移一个bit */
i2c_Delay();
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: i2c_ReadByte
* 功能说明: CPU从I2C总线设备读取8bit数据
* 形 参：无
* 返 回 值: 读到的数据
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t i2c_ReadByte(void)
{
uint8_t i;
uint8_t value;
/* 读到第1个bit为数据的bit7 */
value = 0;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
value <<= 1;
EEPROM_I2C_SCL_1();
i2c_Delay();
if (EEPROM_I2C_SDA_READ())
{
value++;
}
EEPROM_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
return value;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: i2c_WaitAck
* 功能说明: CPU产生一个时钟，并读取器件的ACK应答信号
* 形 参：无
* 返 回 值: 返回0表示正确应答，1表示无器件响应
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t i2c_WaitAck(void)
{
uint8_t re;
EEPROM_I2C_SDA_1(); /* CPU释放SDA总线 */
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_1(); /* CPU驱动SCL = 1, 此时器件会返回ACK应答 */
i2c_Delay();
if (EEPROM_I2C_SDA_READ()) /* CPU读取SDA口线状态 */
{
re = 1;
}
else
{
re = 0;
}
EEPROM_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
return re;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: i2c_Ack
* 功能说明: CPU产生一个ACK信号
* 形 参：无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Ack(void)
{
EEPROM_I2C_SDA_0(); /* CPU驱动SDA = 0 */
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SDA_1(); /* CPU释放SDA总线 */
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: i2c_NAck
* 功能说明: CPU产生1个NACK信号
* 形 参：无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_NAck(void)
{
EEPROM_I2C_SDA_1(); /* CPU驱动SDA = 1 */
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_1(); /* CPU产生1个时钟 */
i2c_Delay();
EEPROM_I2C_SCL_0();
i2c_Delay();
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: i2c_CfgGpio
* 功能说明: 配置I2C总线的GPIO，采用模拟IO的方式实现
* 形 参：无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void i2c_CfgGpio(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(EEPROM_RCC_I2C_PORT, ENABLE); /* 打开GPIO时钟 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EEPROM_I2C_SCL_PIN | EEPROM_I2C_SDA_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; /* 开漏输出 */
GPIO_Init(EEPROM_GPIO_PORT_I2C, &GPIO_InitStructure);
/* 给一个停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式 */
i2c_Stop();
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: i2c_CheckDevice
* 功能说明: 检测I2C总线设备，CPU向发送设备地址，然后读取设备应答来判断该设备是否存在
* 形 参：_Address：设备的I2C总线地址
* 返 回 值: 返回值 0 表示正确， 返回1表示未探测到
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address)
{
uint8_t ucAck;
i2c_CfgGpio(); /* 配置GPIO */
i2c_Start(); /* 发送启动信号 */
/* 发送设备地址+读写控制bit（0 = w， 1 = r) bit7 先传 */
i2c_SendByte(_Address | EEPROM_I2C_WR);
ucAck = i2c_WaitAck(); /* 检测设备的ACK应答 */
i2c_Stop(); /* 发送停止信号 */
return ucAck;
}