i2c总线at24c02,I2C协议简介

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文章目录 目录前言`I2C`协议介绍简介`I2C`物理层`I2C`信号 存储器`RAM`存储器ROM存储器EEPROM学习简介读写过程简述 总结参考书籍

前言

需要驱动磁力计，使用的I2C总线，所以博主只能拿起正点原子和野火的教程快速开发了。记得以前博主的同学说，面试的时候让他讲出I2C还是SPI总线的大体过程，那时候还是啃linux的东西，心想怎么可能知道，这么复杂！正好博主现在用到I2C，以这个方向来学习吧！

I2C协议介绍 简介

I2C通讯协议(Inter-Intergrated Circuit)由Phiilps公司开发，由于它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路间通讯。I2C由数据线SDA和时钟线SCL构成，可发送和接收数据。

I2C物理层 物理层特点： 支持多个设备的总线。"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。一个I2C总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线(SDA)，一条串行时钟线(SCL)。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。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100kbit/s，快速模式为400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s，但目前大多 I 2 C I^2C 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的限制。 I2C信号

IIC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，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，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，等待受控信号发出一个应答信号，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。

主机和从机通讯时，SDA线通信过程如下：

主机I2C接口产生传输起始信号，这时连接到I2C总线上的所有从机都会接收到这个信号。起始信号产生后，所有从机就开始等待主机紧接下来广播的从机地址信号。在I2C总线上，每个设备的地址都是唯一的，当主机广播的地址与某个设备地址相同时，这个设备就被选中了，没被选中的设备将会忽略之后的数据信号。根据I2C协议，这个从机地址可以是7位或10位。在地址位之后，是传输方向的选择位，该位为0时，表示后面的数据传输方向是由主机传输至从机，即主机向从机写数据；该位为1时，则相反，即主机由从机读数据。从机接收到匹配的地址后，主机或从机返回一个应答(ACK)或非应答(NACK)信号，只有接收到应答信号后，主机才能继续发送或接收数据。若配置的方向传输为"写数据"方向，广播完地址，接收到应答信号后，主机开始正式向从机传输数据，数据包的大小为8位，主机每发送完一个字节数据，都要等待从机的应答信号(ACK)，重复这个过程，可以向从机传输N个数据，这个N没有大小限制。当数据传输结束时，主机向从机发送一个停止传输为(P)，表示不再传输数据。若配置的方向传输为"读数据"方向，广播完地址，接收到应答信号后，从机开始向主机返回数据(DATA)，数据包大小也为8位，从机每发送完一个数据，都会等待主机的应答信号(ACK)，重复这个过程，可以返回N个数据，这个N也没有大小限制。当主机希望停止接收数据时，就向从机返回一个非应答信号(NACK)，则从机自动停止数据传输。除了基本的读写，I2C通讯更常用的是复合格式，该传输过程中有两次起始信号(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；在第二次的传输中，对该地址的内容进行读或写。也就是，第一次通讯是告诉从机读写地址，第二次是读写的实际内容。 存储器

存储器是用来存储程序代码和数据的部件，有了存储器计算机才具有记忆功能。存储器按其存储介质特性主要分为"易失性存储器"和"非易失性存储器"两大类。一般易失性存储器存取速度快，而非易失性存储器可长期保存数据。在计算机中易失性存储器最典型的代表是内存，非易失性存储器代表则是硬盘。

RAM存储器

根据RAM的存储机制，分为动态随机存储器DRAM(Dynamic RAM)以及静态随机存储器SRAM(Static RAM)两种。

ROM存储器

ROM存储器有MASK ROM、OTPROM、EPROM、EEPROM以及Flash存储器。

EEPROM学习

在正点原子的《STM32F4开发指南-库函数版本_V1.1.pdf》中，好像没有介绍有关AT24C02的部分(也可能是博主没有仔细找)。但是在野火的《零死角玩转STM32—F429挑战者.pdf》中有相关的介绍。博主把两者结合起来看，感觉效果很不错。

简介

EEPROM是一种掉电后数据不丢失的存储器，常用来存储一些配置信息，以便系统重新上电的时候加载之。EEPROM芯片最常用的通讯方式是IIC协议。
EEPROM(AT24C02)的SCL及SDA引脚连接到STM32对应的I2C引脚中，构成了I2C通讯总线，它们通过I2C总线交互。EEPROM芯片的设备地址一共有7位，其中高四位固定为：1010b，低3位则有A0/A1/A2信号线的电平决定，战舰板中STM32F407中设置A0/A1/A2均为0，所以AT24C02的地址为：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"。


EEPROM的单字节时序规定，向它写入数据的时候，第一个字节为内存地址，第二个字节是要写入的数据内容。命令、地址的本质都是数据，对数据的解释不同，就有不同的功能。

读写过程简述

STM32F407读一个字节，先发送0xA0，表示读数据；然后发送读地址；最后发送0xA1，表示读数据。
STM32F407读一个字节，先发送0xA0，表示写数据；然后发送写地址；最后发送要写的数据。

u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr){ u8 temp = 0; IIC_Start(); if(EE_TYPE > AT24C16){IIC_Send_Byte(0XA0); IIC_Wait_Ack();IIC_Send_Byte(ReadAddr>>8); }else {IIC_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1)); } IIC_Wait_Ack(); IIC_Send_Byte(ReadAddr%256); IIC_Wait_Ack(); IIC_Start(); IIC_Send_Byte(0XA1); IIC_Wait_Ack(); temp = IIC_Read_Byte(0); IIC_Stop(); return temp;}void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite){ IIC_Start(); if(EE_TYPE>AT24C16){IIC_Send_Byte(0XA0); IIC_Wait_Ack();IIC_Send_Byte(WriteAddr>>8);}else {IIC_Send_Byte(0XA0+((WriteAddr/256)<<1)); } IIC_Wait_Ack(); IIC_Send_Byte(WriteAddr%256); IIC_Wait_Ack(); IIC_Send_Byte(DataToWrite); IIC_Wait_Ack(); IIC_Stop();delay_ms(10); } 总结

博主并没有认真的去把I2C控制的方方面面看懂，但是感觉差不多够用了！大概如果把I2C的传输数据的过程描述一下其实还是很简单的，当然对应如果用软件去实现I2C协议，还是需要细究的。但是STM32现在用的不要太广泛，这样的代码也都写好了，可以直接用！所以这也是模块化的好处，节省开发时间，但是对于程序员来说，只要复制粘贴！比如博主就是。这样会失去核心竞争力的，当年纪大了，复制粘贴都没有年轻人快怎么办！

参考书籍

《STM32F4开发指南-库函数版本_V1.1.pdf》
《零死角玩转STM32—F429挑战者.pdf》