1.I2C通信总结

在STM32中for循环一次需要6个时钟周期。

I2C总线是NXP公司设计。

1.1协议

参考：

https://blog.****.net/zhanghuaichao/article/details/48266309

l 物理层

Ø 只要求两条总线线路，一条数据线，一条时钟线，半双工

Ø 每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和其他器件通信，主机/从机角色和地址可配置。

Ø 传输速率在标准模式下可以达到100kb/s,快速模式下可以达到400kb/s。

l 协议层

Ø 数据的有效性：在时钟高电平周期内，SDA线上的数据必须保持稳定，数据线仅可以在时钟SCL为低电平时改变。

Ø 起始和结束条件

起始条件：当SCL为高电平的时候，SDA线上由高到低的跳变被定义为起始条件；

结束条件：当SCL为高电平的时候，SDA线上由低到高的跳变被定义为停止条件。

Ø 应答

每当主机向从机发送完一个字节的数据，主机总是需要等待从机给出一个应答信号，以确认从机是否成功接收到了数据，从机应答主机所需要的时钟仍是主机提供的，应答出现在每一次主机完成8个数据位传输后紧跟着的时钟周期，低电平0表示应答，1表示非应答。

Ø 数据帧格式

在起始信号后必须传送一个从机的地址（7位），第8位是数据的传送方向位（R/T），用“0”表示主机发送数据（T），“1”表示主机接收数据（R），每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。

1.2 应用-EEPROM通信

l 引脚功能表

引脚名称	功能描述
A0,A1,A2	芯片地址
SDA	数据线
SCL	时钟线
WP	写保护，高电平禁止写操作，低电平允许写

l AT24CXX芯片地址

芯片型号	总大小字节	地址			总线最多可接入数量	备注
		高4位	外部引脚	读写控制位
AT24C64	8K	1010	A2 A1 A0	R/W，1-读，0-写	8	SOIC封装可计入8，但其他封装要参考手册
AT24C128	16K	1010	A2 A1 A0	R/W，1-读，0-写	8
AT24C256	64K	1010	A2 A1 A0	R/W，1-读，0-写	8
AT24C512	128K	1010	A2 A1 A0	R/W，1-读，0-写	8

l 读操作实例

/*
*********************************************************************************************************
*	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(EE_DEV_ADDR | I2C_WR);	/* 此处是写指令 */

	/* 第3步：发送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 */
	if (EE_ADDR_BYTES == 1)
	{
		i2c_SendByte((uint8_t)_usAddress);
		if (i2c_WaitAck() != 0)
		{
			goto cmd_fail;	/* EEPROM器件无应答 */
		}
	}
	else
	{
		i2c_SendByte(_usAddress >> 8);
		if (i2c_WaitAck() != 0)
		{
			goto cmd_fail;	/* EEPROM器件无应答 */
		}

		i2c_SendByte(_usAddress);
		if (i2c_WaitAck() != 0)
		{
			goto cmd_fail;	/* EEPROM器件无应答 */
		}
	}

	/* 第6步：重新启动I2C总线。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(EE_DEV_ADDR | 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，每写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 & (EE_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(EE_DEV_ADDR | 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 */
			if (EE_ADDR_BYTES == 1)
			{
				i2c_SendByte((uint8_t)usAddr);
				if (i2c_WaitAck() != 0)
				{
					goto cmd_fail;	/* EEPROM器件无应答 */
				}
			}
			else
			{
				i2c_SendByte(usAddr >> 8);
				if (i2c_WaitAck() != 0)
				{
					goto cmd_fail;	/* EEPROM器件无应答 */
				}

				i2c_SendByte(usAddr);
				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;
}