STM32 IIC EEPROM(24C02)__摘自<STM32库开发实战指南>

  • F1系列似乎有硬件缺陷,使用软件模拟通信协议
  • 物理层
    • 数据线(传输数据)和时钟线(同步数据)
    • 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个 I2C 通讯总线中，可连接多个 I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。
    • 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。
    • 总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平
    • 多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。
    • 具有三种传输模式：标准模式传输速率为 100kbit/s ，快速模式为 400kbit/s ，高速模式下可达 3.4Mbit/s，但目前大多 I2C 设备尚不支持高速模式。
    • 连接到相同总线的 IC 数量受到总线的最大电容 400pF 限制 。
  • 协议层
    • I2C 的协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节。
 
  • 数据由主机传输至从机     S ： 传输开始信号
                                                                SLAVE_ADDRESS: 从机设备地址
  • 数据由从机传输至主机     R/W： 传输方向选择位，1 为读，0 为写
                   A/ A ： 应答(ACK)或非应答(NACK)信号
                                                                 P ： 停止传输信号
  • 读和写数据
    • 除了基本的读写，I2C 通讯更常用的是复合格式，即第三幅图的情况，该传输过程有两次起始信号(S)。一般在第一次传输中，主机通过 SLAVE_ADDRESS 寻找到从设备后，发送一段“数据”，这段数据通常用于表示从设备内部的寄存器或存储器地址(注意区分它与 SLAVE_ADDRESS 的区别)；在第二次的传输中，对该地址的内容进行读或写。也就是说，第一次通讯是告诉从机读写地址，第二次则是读写的实际内容。
  • 起止信号
    • 起始:
      • 当 SCL 是高电平, SDA 线从高电平向低电平切换
    • 终止
      • 当 SCL 是高电平, SDA线由低电平向高电平切换，
  • 数据有效性
    • 时钟线高电平时,数据有效
    • 时钟线低电平时,数据无效,此时进行电平切换,准备下一次传输
    • 传输单位是字节,传输长度不受限制
  • 地址和传输方向
    • 紧跟设备地址的一个数据位用来表示数据传输方向，它是数据方向位(R/W),
    • 数据方向位为“1”时表示主机由从机读数据，该位为“0”时表示主机向从机写数据。
  • 响应
    • I2C 的数据和地址传输都带响应。响应包括“应答(ACK)”和“非应答(NACK)”两种信号。作为数据接收端时，当设备(无论主从机)接收到 I2C 传输的一个字节数据或地址后，若希望对方继续发送数据，则需要向对方发送“应答(ACK)”信号，发送方会继续发送下一个数据；若接收端希望结束数据传输，则向对方发送“非应答(NACK)”信号，发送方接收到该信号后会产生一个停止信号，结束信号传输。
    • 传输时主机产生时钟，在第 9 个时钟时，数据发送端会释放 SDA 的控制权，由数据接收端控制 SDA，
    • 若 SDA 为高电平，表示非应答信号(NACK)，低电平表示应答信号(ACK)。
    • IIC外设简介(软件模拟可以不看)
      • 通讯引脚
    • 主发送器
      • (1) 控制产生起始信号(S)，当发生起始信号后，它产生事件“EV5”，并会对 SR1 寄存器的“SB”位置 1，表示起始信号已经发送；
      • (2) 紧接着发送设备地址并等待应答信号，若有从机应答，则产生事件“EV6”及“EV8”，这时 SR1 寄存器的“ADDR”位及“TXE”位被置 1，ADDR 为 1 表示地址已经发送，TXE 为 1 表示数据寄存器为空；
      • (3) 以上步骤正常执行并对 ADDR 位清零后，我们往 I2C 的“数据寄存器 DR”写入要发送的数据，这时 TXE 位会被重置 0，表示数据寄存器非空，I2C 外设通过SDA 信号线一位位把数据发送出去后，又会产生“EV8”事件，即 TXE 位被置 1，重复这个过程，就可以发送多个字节数据了；
      • (4) 当我们发送数据完成后，控制 I2C 设备产生一个停止信号(P)，这个时候会产生EV8_2 事件，SR1 的 TXE 位及 BTF 位都被置 1，表示通讯结束。假如我们使能了 I2C 中断，以上所有事件产生时，都会产生 I2C 中断信号，进入同一个中断服务函数，到 I2C 中断服务程序后，再通过检查寄存器位来判断是哪一个事件。
  • 主接收器
    • (1) 同主发送流程，起始信号(S)是由主机端产生的，控制发生起始信号后，它产生事件“EV5”，并会对 SR1 寄存器的“SB”位置 1，表示起始信号已经发送；
    • (2) 紧接着发送设备地址并等待应答信号，若有从机应答，则产生事件“EV6”这时SR1 寄存器的“ADDR”位被置 1，表示地址已经发送。
    • (3) 从机端接收到地址后，开始向主机端发送数据。当主机接收到这些数据后，会产生“EV7”事件，SR1 寄存器的 RXNE 被置 1，表示接收数据寄存器非空，我们读取该寄存器后，可对数据寄存器清空，以便接收下一次数据。此时我们可以控制 I2C 发送应答信号(ACK)或非应答信号(NACK)，若应答，则重复以上步骤接收数据，若非应答，则停止传输；
    • (4) 发送非应答信号后，产生停止信号(P)，结束传输。在发送和接收过程中，有的事件不只是标志了我们上面提到的状态位，还可能同时标志主机状态之类的状态位，而且读了之后还需要清除标志位，比较复杂。我们可使用STM32 标准库函数来直接检测这些事件的复合标志，降低编程难度。
裸机--IIC--EEPROM
  • 引脚连接
  • 设备地址
    • EEPROM 芯片的设备地址一共有 7 位，其中高 4 位固定为：1010 b，低 3 位则由 A0/A1/A2信号线的电平决定，图中的 R/W 是读写方向位，与地址无关。
    • 按照我们此处的连接，A0/A1/A2 均为 0，所以 EEPROM 的 7 位设备地址是：1010000b ，即 0x50。
    • 由于 I2C 通讯时常常是地址跟读写方向连在一起构成一个 8 位数，且当R/W 位为 0 时，表示写方向，所以加上 7 位地址，其值为“0xA0”，常称该值为 I2C 设备的“写地址”；
    • 当 R/W 位为 1 时，表示读方向，加上 7 位地址，其值为“0xA1”，常称该值为“读地址”。
  • 流程
    • (1) 配置通讯使用的目标引脚为开漏模式(SDA,SCL)；
    • (2) 使能 I2C 外设的时钟；
    • (3) 配置 I2C 外设的模式、地址、速率等参数并使能 I2C 外设；
    • (4) 编写基本 I2C 按字节收发的函数；
    • (5) 编写读写 EEPROM 存储内容的函数；
    • (6) 编写测试程序，对读写数据进行校验。
  • 单字节写入时序
  • 页写入时序
    • 对输入的数据进行分页(本型号芯片每页 8 个字节)，通过“整除”计算要写入的数据NumByteToWrite 能写满多少“完整的页”，计算得的值存储在 NumOfPage 中，但有时数据不是刚好能写满完整页的，会多一点出来，通过“求余”计算得出“不满一页的数据个数”就存储在 NumOfSingle 中。计算后通过按页传输 NumOfPage 次整页数据及最后的NumOfSing 个数据，使用页传输，比之前的单个字节数据传输要快很多。
    • 除了基本的分页传输，还要考虑首地址的问题，若首地址不是刚好对齐到页的首地址，会需要一个 count 值，用于存储从该首地址开始写满该地址所在的页，还能写多少个数据。实际传输时，先把这部分 count 个数据先写入，填满该页，然后把剩余的数据(NumByteToWrite-count)，再重复上述求出 NumOPage 及 NumOfSingle 的过程，按页传输到 EEPROM。
    • EEPROM 支持的页写入只是一种加速的 I2C 的传输时序，实际上并不要求每次都以页为单位进行读写，EEPROM 是支持随机访问的(直接读写任意一个地址)，如前面的单个字节写入。在某些存储器，如 NAND FLASH，它是必须按照 Block 写入的，例如每个 Block 为 512 或 4096 字节，数据写入的最小单位是 Block，写入前都需要擦除整个 Block；NOR FLASH 则是写入前必须以 Sector/Block 为单位擦除，然后才可以按字节写入。而我们的 EEPROM 数据写入和擦除的最小单位是“字节”而不是“页”，数据写入前不需要擦除整页。
posted @ 2019-02-23 21:21  独幻漂流  阅读(624)  评论(0)    收藏  举报