01-STM8L052R8 I2C读写函数实现

1. I2C简介

 I2C 是很常见的一种总线协议，I2C 是 NXP 公司设计的，I2C 使用两条线在主控制器和从机之间进行数据通信。一条是 SCL(串行时钟线)，另外一条是 SDA(串行数据线)，这两条数据线需要接上拉电阻，总线空闲的时候 SCL 和 SDA 处于高电平。I2C 总线标准模式下速度可以达到 100Kb/S，快速模式下可以达到 400Kb/S。I2C 总线工作是按照一定的协议来运行的，接下来就看一下 I2C 协议。I2C 是支持多从机的，也就是一个 I2C 控制器下可以挂多个 I2C 从设备，这些不同的 I2C从设备有不同的器件地址，这样 I2C 主控制器就可以通过 I2C 设备的器件地址访问指定的 I2C设备了，一个 I2C 总线连接多个 I2C 设备如下图所示

 图中 SDA 和 SCL 这两根线必须要接一个上拉电阻，一般是 4.7K。其余的 I2C 从器件都挂接到 SDA 和 SCL 这两根线上，这样就可以通过 SDA 和 SCL 这两根线来访问多个 I2C设备。

2. I2C通信协议

2.1 起始位

  I2C 通信起始标志，通过这个起始位就可以告诉 I2C 从机，“我”要开始进行 I2C 通信了。在 SCL 为高电平的时候，SDA 出现下降沿就表示为起始位，如下图所示：

2.2 终止位

 停止位就是停止 I2C 通信的标志位，和起始位的功能相反。在 SCL 为高电平的时候，SDA出现上升沿就表示为停止位，如下图 所示：

2.3 数据传输

 I2C 总线在数据传输的时候要保证在 SCL 高电平期间，SDA 上的数据稳定，因此 SDA 上的数据变化只能在 SCL 低电平期间发生，如下图所示：

2.4 应答信号

 当 I2C 主机发送完 8 位数据以后会将 SDA 设置为输入状态，等待 I2C 从机应答，也就是等到 I2C 从机告诉主机它接收到数据了。应答信号是由从机发出的，主机需要提供应答信号所需的时钟，主机发送完 8 位数据以后紧跟着的一个时钟信号就是给应答信号使用的。从机通过将 SDA 拉低来表示发出应答信号，表示通信成功，否则表示通信失败。

 下图是一帧完整的I2C数据

2.5 写时序

 I2C写时序如下图中右侧上面两小图所示。每一副小图中横线上策表示主机发送的信号或数据，横线下册表示从机发送的信号或数据。
 I2C多次写时序过程如下：
  1. 主机发送起始信号，然后发送七位从机地址和写标志位
  2. 从机给一个应答信号
  3. 主机发送八位的寄存器地址
  4. 从机给一个应答信号
  5. 主机发送八位的数据
  6. 从机给一个应答信号
  … 循环执行 5 和 6 两步 …
  7. 数据发送完成时，主机发送停止信号，结束数据传输

2.6 读时序

 I2C多次读时序过程如下：
  1. 主机发送起始信号，然后发送七位从机地址和 写 标志位
  2. 从机给一个应答信号
  3. 主机发送八位的寄存器地址
  4. 从机给一个应答信号
  5. 主机再次发送起始信号，然后发送七位从机地址和 读 标志位
  6. 从机给一个应答信号
  7. 从机发送八位的数据
  8. 主机给一个应答信号
  … 循环执行 7 和 8 两步 …
  9. 主机不想继续读取数据时，从机发送8为数据后，主机不应答，主机发送停止信号结束传输过程

3. STM8L052R8 I2C读写示例

3.1 i2c.h

#ifndef _I2C_H_
#define _I2C_H_

#define I2C_INTERFACE		I2C1
#define I2C_CLK				CLK_Peripheral_I2C1

#define I2C_SCL_PORT		GPIOC
#define I2C_SCL_PIN			GPIO_Pin_1

#define I2C_SDA_PORT		GPIOC
#define I2C_SDA_PIN			GPIO_Pin_0

void i2c_init(void);
void i2c_master_read(uint8_t addr, uint8_t *buf, uint8_t len);
void i2c_master_write(uint8_t addr, uint8_t *buf, uint8_t len);

#endif	/* i2c.h */

3.2 i2c_init(初始化)

void i2c_init(void)
{
	I2C_DeInit(I2C_INTERFACE);
	
	GPIO_Init(I2C_SCL_PORT, I2C_SCL_PIN, GPIO_Mode_Out_PP_High_Slow);	// I2C1_SCL -> PC1
	GPIO_Init(I2C_SDA_PORT, I2C_SDA_PIN, GPIO_Mode_Out_PP_High_Slow);	// I2C1_SDA -> PC0
	
	CLK_PeripheralClockConfig(I2C_CLK, ENABLE);		// 使能I2C1时钟
	
	// 速率 100kHz，7位
	I2C_Init(I2C_INTERFACE, 10000, 0x01, I2C_Mode_I2C, I2C_DutyCycle_2, I2C_Ack_Enable, I2C_AcknowledgedAddress_7bit);
	
	I2C_Cmd(I2C_INTERFACE, ENABLE);		// 使能I2C1
}

3.3 发送多个字节

芯片手册发送流程如下：

/*
* 功   能: i2c主机发送数据
* @param1: 从机地址/从机寄存器地址
* @param2: 要写入的数据
* @param4: 要写入数据的长度，单位字节
*/
void i2c_master_write(uint8_t addr, uint8_t *buf, uint8_t len)
{
 	//printf("write test 1\n");
 	delay(100);
 	while( I2C_GetFlagStatus(I2C_INTERFACE, I2C_FLAG_BUSY) );	// 等待空闲

   // 产生一个起始信号。测试EV5，检测从器件返回一个应答信号
   I2C_GenerateSTART(I2C_INTERFACE, ENABLE);					
   while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) );
   //printf("write test 2\n");
   
   // 设置I2C从器件地址，I2C主设备为写模式。测试EV6，检测从器件返回一个应答信号
   I2C_Send7bitAddress(I2C_INTERFACE, addr<<1, I2C_Direction_Transmitter);	
   while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED) );
   //printf("write test 3\n");

   //2C_ClearFlag(I2C_INTERFACE, I2C_FLAG_ADDRESSSENTMATCHED);	// must add
  
   // 发送数据，检测EV8_2从机返回一个应答信号
   while(len > 0)
   {
   	I2C_SendData(I2C_INTERFACE, *buf);     
   	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) );
   	
   	if(len == 1)		// 只有一个数据
   	{
   		break;		// 跳出循环，发送停止信号
   	}
   	else				// 有多个数据，循环发送
   	{
   		len--;
   		buf++;
   	}
   }
  
  // 发送停止信号
  I2C_GenerateSTOP(I2C_INTERFACE, ENABLE);
}

3.4 读取多个字节

芯片手册读取流程如下：

/*
 * 功   能: i2c主机读取数据
 * @param1: 从机地址
 * @param2: 存放读取数据的缓存区
 * @param4: 读取数据的长度，单位字节
 */
void i2c_master_read(uint8_t addr, uint8_t *buf, uint8_t len)
{
#if 0	
	while( I2C_GetFlagStatus(I2C_INTERFACE, I2C_FLAG_BUSY) );	// 等待空闲
  
	// 产生一个起始信号。测试EV5，检测从器件返回一个应答信号
	I2C_GenerateSTART(I2C_INTERFACE, ENABLE);					
	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) );	

	// 设置I2C从器件地址，I2C主设备为写模式。测试EV6，检测从器件返回一个应答信号
	I2C_Send7bitAddress(I2C_INTERFACE, addr, I2C_Direction_Transmitter);	
	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED) );
	
	I2C_ClearFlag(I2C_INTERFACE, I2C_FLAG_ADDRESSSENTMATCHED);	// must add
	
	// 寄存器地址，检测EV8_2从机返回一个应答信号
	I2C_SendData(I2C_INTERFACE, *reg_addr);                                                    
	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) );
#endif
	
	// 产生一个起始信号。测试EV5，检测从器件返回一个应答信号
	I2C_GenerateSTART(I2C_INTERFACE, ENABLE);					
	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT) );	
	//printf("1\n");
	
	// 设置I2C从器件地址，I2C主设备为读模式。测试EV6，检测从器件返回一个应答信号
	I2C_Send7bitAddress(I2C_INTERFACE, addr<<1, I2C_Direction_Receiver);	
	while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED) );
	//printf("2\n");
	
	//I2C_ClearFlag(I2C_FLAG_ADDRESSSENTMATCHED);// must add
	
	while(len > 0)
	{
		// 测试EV6
		while( !I2C_CheckEvent(I2C_INTERFACE, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED) );
		*buf = I2C_ReceiveData(I2C_INTERFACE);
		
		//printf("3\n");
		if(len  == 1)	
		{
			// 读到最后一个字节，无需应答，直接发送停止位
			I2C_AcknowledgeConfig(I2C_INTERFACE, DISABLE);
			I2C_GenerateSTOP(I2C_INTERFACE, ENABLE);
		}
		else
		{
			// 不是最后一个字节，发送应答信号，字节数减1，指向下一个存储空间
			I2C_AcknowledgeConfig(I2C_INTERFACE, ENABLE);
			buf++;			
		}
		len--;
	}
	I2C_AcknowledgeConfig(I2C_INTERFACE, ENABLE);
}