第一篇文章:http://fly-top.blog.163.com/blog/static/17275511220127134252963/

I2C简介:

从这一讲起,我们将陆续介绍各种通讯协议。
芯片与芯片之间,系统与系统之间,是需要通讯的。
最直观的方法是,I/O连I/O,一个输出,一个输入
当然这也是一种很主要的通讯方式。
但是,I/O操作是需要浪费系统时钟的,
另外,大家以后会慢慢体会,I/O是很珍贵的,很多时候,省下一个I/O可以减少一笔开支。

所以就有了通讯协议的出现,根据规定的通讯规则,
芯片互相通讯,并设置相应的控制器,以分担主线程的负担。
这里提一下 全双工 和 半双工 的概念。
收发可同时进行,就是全双工的。
主要的通讯方式包括:
1 )USART (UART,SCI),最古老的通讯方式,稳定可靠。UART是早期版本,半双工;USART是最新版本,支持地址码,可以收发同时,全双工工作;SCI则是简化版本。USART加上流量控制,奇偶校验后,稳定性很高。随着DMA的引入,它的通讯速度可以提到很高了,STM32可以到2万多的波特率,但是缺点是耗费的IO相对比较多。
2 )SPI 大数据量通讯的典范,基本不支持地址特性,如果想要地址特性,需要想其他办法,比如片选。它是全双工。在存储芯片,显示芯片上常见。最典型的是SD卡。但占用IO也比较多,最少3个。
3 )I2C 为芯片与芯片之间的短距离通讯设计,速度一般不能太快,但有个最大的优点,就是占用IO少,只要2个,一个SCL时钟,一个SDA数据即可。而且有优良的地址特性。非双工。数据量不大,又要多个芯片互通,最佳选择。特别指出,近来很热的SMbus,就是I2C的扩展。—附注:听说ZLG有个芯片可以把I2C的通讯变成差分的,从而让距离超远。好像RS232到RS422的改变。无语中……

从上面的分析可以看出
三种协议各有优点,
具体选择要看 流量、地址是否需要、是否需要双工。
再者要考虑芯片的内置资源。
比如很多芯片没有USART,只有SCI,留神。
特别指出,AVR的TWI就是I2C,只是为了逃避给飞利浦专利费。
现在解释I2C怎末做。
STM32内置的I2C十分强大。除了I2C基本功能,还支持SMBus。
这一讲我们从最简单的I2C设备,EEPROM芯片 24Cxx说起。

I2C遵循一种主机-从机模式。
类似USB(扯多了,USB我自己都搞不太明白)
即:通讯,无论发送或者接收,必须由主机发起。
主机好比老板,从机好比员工。
发送数据: 老板喊:“9527”。9527员工响应,然后老板发送数据给9527
接收数据: 老板喊:“9527给我数据”。9527员工响应。然后9527送数据给老板。

理解了这个过程。I2C的代码就好理解了。

我们所用来示范的24Cxx系列是最常用的EEPROM芯片。
前面提到了一个地址码,
24Cxx的地址码是固定的,
8位如下:
1 0 1 0 A2 A1 A0 0
A2 A1 A0分别是它三个管脚的电平

24Cxx 理解起来有一个特别之处。
24Cxx 包括 01/02/04/08/16 四种,容量关系刚好和数字一样。1K 2K 4K 8K 16K
24C02 最为常见, 它的三个地址管脚A2 A1 A0都是可用的,
A2 A1 A0 有8中电平组合,也就是说,可以有8个 24C02 挂载同一个I2C总线上。
24C04呢, A0管脚就失效了,只有A2 和 A1 有用,四种组合,最多有4个24C04在总线上,
以此类推。24C16只能有一个在总线上。
这里就不好理解了,为什么要这样呢。
事实是一片 24C16 == 8片24C02 总线挂到一起。A2 A1 A0虽然起不到设置作用了,但你使用地址码还是会访问到特定的区域。
明白了吧。所以其实24C系列的代码是通用的。
地址码也是固定的。就是 0xA0 0xA2 0xA4 0xA6 0xA8 0xAA 0xAC 0xAE
好,我们以24C16为范例吧。

IO设置在I2C1上,无Remap,复用开漏输出。I2C 总线是挂4.7k电阻上拉到高电平的。
//———————–I2C——————————————–
/* Configure I2C1 pins: SCL and SDA */
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; //复用开漏输出
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

I2C init函数:

void i2c_24c_init(I2C_TypeDef *I2Cx)
{
I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct;

I2C_InitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C; // I2C模式
I2C_InitStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable; // ACK 在通讯中常见,握手包,即发送到了一个数据,接收方回一句,我收到鸟。
I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed = I2C_Speed; // I2C 速度设置,一般是40KHZ,400KHZ是极限,一般到不了那么高
I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2; //快速模式下的选项,这里先不讲,100KHZ以上才有用
I2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; //应答地址码长度,7位或者10位,24C是7位

// EEprom Block Select;
I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1 = I2C_Slave_Adress7; //第一个设备自身地址

I2C_Cmd(I2Cx,ENABLE); //开启I2C

I2C_Init(I2Cx,&I2C_InitStruct); //将刚刚的设置送进去
}

注意:现在的片子一般都不止一个I2C。所以用了上述模式,请详细看注释。

写一个字节进EEPROM:
参数解释:Byte待写的字节,WriteAddr预计写入的地址,ByteToWrite写多少给字节,EE24cBlockSelect选择EEPROM相应的区域(I2C地址),*I2Cx,I2C设备指针
void i2c_24c_byte_write(unsigned char Byte, unsigned char WriteAddr, unsigned int ByteToWrite, unsigned char EE24cBlockSelect,I2C_TypeDef *I2Cx)
{
// Start the I2C
I2C_GenerateSTART(I2Cx,ENABLE); //打开I2C,开始发送过程

//not recommanded, stupid way
while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); //设置主机模式

I2C_Send7bitAddress(I2Cx,EE24cBlockSelect,I2C_Direction_Transmitter); //发送片选,选择哪一片区域写。i2C地址区分

// when get ACK, means Set Success
while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)); //等待这次选择过程完成

I2C_SendData(I2Cx, WriteAddr); //发送要写入的地址码

while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)); //等待字节发送完成

I2C_SendData(I2Cx, Byte); //发送要写的字节

while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)); //等待直到字节发送完成

I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE); //发送过程结束。
}

读EEPROM函数类似,却稍微复杂。
参数说明:pBuffer接收I2C数据的缓冲区,Addr读的地址,NumToRead读多少个字节,ee24cblockselect读哪个区域,I2Cx i2c设备指针
void i2c_24c_buffer_read(unsigned char *pBuffer, unsigned char Addr,unsigned char NumToRead,unsigned char EE24cBlockSelect, I2C_TypeDef *I2Cx)
{
//open I2C
I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE); //开始发送

while(!(I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))); //设置自己为主机

I2C_Send7bitAddress(I2Cx,EE24cBlockSelect,I2C_Direction_Transmitter); //设置自己为发送

while(!(I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))); //等待主机发送模式设置成功

I2C_Cmd(I2Cx,ENABLE); //使能I2C

I2C_SendData(I2Cx, Addr); //发送地址码,即要读的地址

while(!(I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))); //等待主机发送过程完成

I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE); //I2C开始发送

while(!(I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))); //设置主机模式

I2C_Send7bitAddress(I2Cx,EE24cBlockSelect,I2C_Direction_Receiver); //设置从机地址,并设置主机为接收模式

while(!(I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED))); //确认该过程完成

while(NumToRead)
{
if(NumToRead==1)
{
I2C_AcknowledgeConfig(I2Cx, DISABLE); //关闭I2C的应答功能

I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE); //发送结束信息
}

if((I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))) //如果接收到信息了
{
*pBuffer = I2C_ReceiveData(I2Cx); //把接收到的数据 填进缓冲区当中

pBuffer++;

NumToRead–;
}
}

I2C_AcknowledgeConfig(I2Cx, ENABLE); //开启主机I2C的应答功能

}

ACK是I2C一个很重要的概念,就是握手信息。
已经融合到了上述代码中。
前面的功能就可以完成I2C的写和读,
完善代码当然还包括成块读写的代码,
这些内容将打包起来,给读者慢慢体会。

上传 这部分功能函数的.c和.h文件,
大家尝试加到自己的工程里去!

第二篇文章:http://blog.csdn.net/subkiller/article/details/4508441

I2C总线定义
I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围设备。I2C总
线产生于在80年代,最初为音频和视频设备开发,如今主要在服务器管理中使用,其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对
各个组件进行查询,以管理系统的配置或掌握组件的功能状态,如电源和系统风扇。可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多
个参数,增加了系统的安全性,方便了管理。

I2C总线特点
I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上,因此I2C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。I2C总线的另一
个优点是,它支持多主控(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。

I2C总线工作原理
总线的构成及信号类型
I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线,可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送,最高
传送速率100kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上,但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作,所以每个电路和模块都
有唯一的地址,在信息的传输过程中,I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器(或被控器),又是发送器(或接收器),这取决
于它所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分,地址码用来选址,即接通需要控制的电路,确定控制的种类
;控制量决定该调整的类别(如对比度、亮度等)及需要调整的量。这样,各控制电路虽然挂在同一条总线上,却彼此独立,互不
相关。
I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号, 它们分别是:开始信号、结束信号和应答信号。
开始信号:SCL为高电平时,SDA由高电平向低电平跳变,开始传送数据。
结束信号:SCL为高电平时,SDA由低电平向高电平跳变,结束传送数据。
应答信号:接收数据的IC在接收到8bit数据后,向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲,表示已收到数据。CPU向受控单元发出
一个信号后,等待受控单元发出一个应答信号,CPU接收到应答信号后,根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答
信号,由判断为受控单元出现故障。
这些信号中,起始信号是必需的,结束信号和应答信号,都可以不要。
目前有很多半导体集成电路上都集成了I2C接口。带有I2C接口的单片机有:CYGNAL的 C8051F0XX系列,PHILIPSP87LPC7XX系列
,MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外围器件如存储器、监控芯片等也提供I2C接口
I2C 总线是一种用于IC器件之间连接的双向二线制总线,所谓总线它上面可以挂多个器件,并且通过两根线连接,占用空间非
常的小,总线的长度可长达25英尺,并且能够以10Kbps的最大传输速率支持4个组件。它的另一优点是多主控,只要能够进行接收和
发送的设备都可以成为主控制器,当然多个主控不能同一时间 工作。
I2C总线有两根信号线,一根为SDA(数据线),一根为SCL(时钟线)。任何时候时钟信号都是由主控器件产生。

I2C总线操作
I2C规程运用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上,则定义为发送器,器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件都可
以工作于接收和发送状态。 总线必须由主器件(通常为微控制器)控制,主器件产生串行时钟(SCL)控制总线的传输方向,并产
生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变,SCL为高电平的期间,SDA状态的改变被用来表示起始和
停止条件。
控制字节
在起始条件之后,必须是器件的控制字节,其中高四位为器件类型识别符(不同的芯片类型有不同的定义,EEPROM一般应为
1010),接着三位为片选,最后一位为读写位,当为1时为读操作,为0时为写操作。
写操作
写操作分为字节写和页面写两种操作,对于页面写根据芯片的一次装载的字节不同有所不同。
读操作
读操作有三种基本操作:当前地址读、随机读和顺序读。图4给出的是顺序读的时序图。应当注意的是:最后一个读操作的第9
个时钟周期不是“不关心”。为了结束读操作,主机必须在第9个周期间发出停止条件或者在第9个时钟周期内保持SDA为高电平、然
后发出停止条件。

I2C总线应用
目前有很多半导体集成电路上都集成了I2C接口。带有I2C接口的单片机有:CYGNAL的 C8051F0XX系列,三星的S3C24XX系列,
PHILIPSP87LPC7XX系列,MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外围器件如存储器、监控芯片等也提供I2C接口。

举常I2C器件/I2C Device
1、存储器类: ATMEL公司的AT24CXX系列EEPROM;
2、I2C总线8位并行IO口扩展芯片PCF8574/JLC1562;
3、I2C接口实时时钟芯片DS1307/PCF8563/SD2000D/M41T80/ME901/ISL1208/;
4、I2C数据采集ADC芯片MCP3221(12bitADC)/ADS1100(16bitADC)/ADS1112(16bitADC)/MAX1238(12bitADC)/MAX1239
(12bitADC);
5、I2C接口数模转换DAC芯片DAC5574(8bitDAC)/DAC6573(10bitDAC)/DAC8571(16bitDAC)/;
6、I2C接口温度传感器TMP101/TMP275/DS1621/MAX6625

USB转I2C专用芯片:USB2I2C
USB2I2C是一个USB总线转I2C总线I2C/IIC/TWI/SMBUS的接口芯片,通过USB2I2C芯片可以非常方便地实现PC机USB总线和下位机
端I2C接口(即IIC或TWI总线:SCL 线、SDA 线)之间的通信。
USB2I2C芯片上位机PC端提供简单易用的USBIOX.DLL动态库调用,可以方便地被VB,VC,Delphi,Labview,BCB等上位机开发工
具调用。相关例程在USBIO公司网站可以找到。
USB2I2C功能特点:
●全速USB设备接口,兼容USB V2.0。
●外围元件简单,只需1个12M晶体和2个电容。
●低成本,可以通过I2C总线直接实现上位机与下位机之间的连接,无需辅助MCU。
●上位机软件能够实现灵活实现I2C/IIC/TWI总线协议的各种操作。
●作为I2C总线Host/Master 主机端。
●I2C接口提供SCL和SDA信号线,支持SCL时钟4种不同传输速度:100KHz/400KHz/750KHz。
●采用SSOP-20小型封装。

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