STM32 IIC 学习笔记总结

STM32系列IIC学习笔记经验总结一、各寄存器内容与组织：控制、地址匹配、数据、状态、时钟控制、上升沿控制二、IIC协议及STM32的master实现EVENT后的第一个符号表示事件发生后对应的标志位的状态，着重看7位地址的通信；三、基础知识（主要讨论起主机模式，从机模式的配置与使用可类比）1.默认工作在从机模式，产生起始信号后自动转为主机模式，产生终止信号或仲裁失权后自动转为从机模式；起止信号由主机模式下的软件实现，地址也只能由主机发送，响应信号由接收器发出（软件实现），要注意区别主机、从机、发送机、接收机；2.数据通信的直接通道，SDALineShiftRegisterDRMemory（数据寄存器与存储器直接的数据交换发生在DMA模式，另外若从机在SDA接收到的是地址则直接会与地址寄存器比较，而不会送入数据寄存器）3.主机产生时钟信号，一串数据总是以起始于start信号，终止于stop信号，一旦SDA线上产生start位信号，主机模式便被选中；9个寄存器的功能分配简单明了：I2C_CR2主要配置时钟与模块中断及DMA使能位，I2C_CR1则主要产生Start等控制信号，I2C_SR2主要是MSL、TRA和BUSY标志位，I2C_SR1则是其他事件的标志位，接下来就是存储数据的I2C_DR，时钟设置的I2C_CC4R和I2C_TRISE，地址匹配的I2C_OAR1和I2C_OAR2；4.主机模式必要操作序列：外围时钟输入最少2M（标准模式）、4M（快速模式）1）配置I2C_CR2寄存器以产生正确时序；2）配置时钟控制寄存器I2C_CCR；3）配置上升时间寄存器I2C_TRISE；4）配置I2C_CR1寄存器以使能接口电路；5）配置I2C_CR1寄存器，置位START位以产生起始信号；5.时序具体解析1）Start信号，置位I2C_CR1的START位以产生起始信号（在总线空闲时，即I2C_SR2的BUSY清零），使转为主机模式（置位I2C_SR2的MSL）；在主机模式下，置位START位会在当前字节传输完成后产生一个重启ReStart信号；一旦Start信号送出，I2C_SR1的SB位会由硬件置位并产生中断（前提是ITEVFEN位被置位，貌似文档有误，我认为应是IC2_SR2的ITEVTEN位），然后需要读SR1和写DR以清零SB（这也符合操作时序）；2）从机地址发送，7位模式下，地址字节一旦送出，I2C_SR1的ADDR位会由硬件置位并产生中断（前提是ITEVFEN置位），然后主机等待读取SR1和SR2以清零ADDR（稍微符合，读SR2貌似饶了一步）；7位模式下，地址字节最低位若是0则说明主机要进入发送模式，若是1则是接收模式；I2C_SR2的TRA表示主机在发送模式还是接收模式；3）主机发送模式，地址送出且ADDR清零后，主机会将DR中数据发送到SDAline（当然经过ShiftRegister），主机会等到第一个数据写入DR（EV8_1阶段），若收到响应脉冲，SR1中的TxE位会置位（前提是ITEVFEN和ITBUFEN已置位）；在最后一个字节传输结束前的传输过程中，若TxE置位且某数据字节没有写入DR，BTF会置位直到（硬件清零）该数据字节被写入到DR，这个过程中SCL会一直被拉低；4）主机发送模式关闭通信，最后一个字节被写入DR，CR1的STOP位要由软件置位而产生停止信号，接口自动转为从机模式（MSL清零）；置位Stop位即对应于EV8_2事件；5）主机接收模式，地址送出且ADDR清零后，主机会进入接收模式，接口会从SDAline中读数据到DR中（同样经过ShiftRegister）；每个字节接收后的操作序列为，产生应答信号（前提是CR1的ACK位置位），RxNE位置位并产生中断（前提是SR2的ITEVFEN和ITBUFEN置位）；在最后一个字节传输结束前的传输过程中，若RxNE置位且某数据未从DR中读取，BTF会置位直到（硬件清零）该数据字节被读出，这个过程SCL会一直被拉低；6）主机接收模式关闭通信，收到最后一个字节后会发送NACK信号给从机，从机收到NACK会释放总线（SDA和SCL），此时主机便可发送一个Stop或Restart信号；在读完倒数第二个字节后（RxNE中断后），要清零ACK位以产生NACK应答，要置位STOP/START位以产生Stop/Restart信号；在单字节数据接收状况，NACK要在ADDR清零前（EV6）设置，STOP信号要在ADDR清零后配置；Stop信号产生后，主机自动进入从机模式（SR2的MSL清零）；7）最后一字节数据接收的ACK响应前若RxNE清零（ACK清零与Stop请求）没有完成，则建议采取以下步骤以确保ACK位在最后一字节数据接收前被清零，STOP位在最后一字节数据接受完后（没有附加数据）被置位：（1）2字节的数据接收：等到ADDR=1；清零ACK，置位POS；清零ADDR；等到BTF=1（数据1在DR，数据2在ShiftRegister——即最后一个字节到来时RxNE置位且DR中没有写入最后字节）；置位STOP；读取数据1和数据2；（2）N>2字节的数据接收：对前N-2个数据，等到BTF=1（N-2在DR且N-1在ShiftRegister）；清零ACK（永远是对最后一个数据的响应，而且后面跟随的信号是STOP信号）；读取N-2；等到BTF=1（N-1在DR且N在ShiftRegister）；STOP置位；读取N-1与N；6.DMA控制1）DMA请求只产生于数据传输过程，当发送时DR为空或接收时DR为满时便会激发DMA请求，DMA请求必须在当前字节传输完前服务，当传输的字节数达到DMAchannel通道的程序设定值时，DMAcontroller控制器会发送EOT（EndofTransfer）信号给I2C接口并产生传输完成的中断（若中断已被使能）；主机发送模式，在中断程序中要disableDMArequests，然后在编程Stop位前要等待BTF时间；主机接收模式，当接收字节数大于等于2时，DMAcontroller发送硬件信号EOT_1（对应倒数第2个数据），若在CR2中的LAST置位，I2C会自动产生NACK以响应EOT_1的下一个字节，用户只需在DMA完成中断中产生一个Stop信号；主机接收模式中，接收单个字节时，NACK必须在EV6（ADDR=1）事件中编程实现即当ADDR=1时令ACK=0，然后可以再清零ADDR（可软件可硬件、选择时参考时序）后发送STOP信号，也可在DMA完成中断程序中（发送EOT信号时）实现；2）DMADMADMADMA发送模式：CR2的DMAEN置位，当TxE置位时数据会通过DMA外围电路从某个内存单元装载到I2C_DR，为实现一个DMA通道的I2C发送，可以执行以下操作序列，x是选择的通道号：（1）在DMA_CPARx寄存器中设置I2C_DR的地址；在DMA_CMARx寄存器中设置存储单元的地址；随TxE而访问；（2）在DMA_CNDTRx寄存器中设置字节总数，随TxE而递减；（3）在DMA_CCRx寄存器中用Pl[0:1]配置通道优先级；（4）在DMA_CCRx寄存器中设置DIR位，根据实际需要在传输一半或完成时配置中断；（5）配置DMA_CCRx寄存器的EN位以激活通道；当设置的数目到达时，DMAcontroller会发送EOT/EOT_1信号到I2C接口，产生DMA完成中断，DMA通道中断允许向量；3）DMADMADMADMA接收模式：DMAEN置位，当接收到数据时数据会通过DMA外围电路从I2C-DR装载到某个没存单元，为实现DMA通道的I2C接收，可以执行以下操作序列，x是选择的通道号：（1）在DMA_CPARx寄存器中设置I2C_DR的地址；在DMA_CMARx寄存器中设置存储单元的地址；随RxNE而访问；（2）在DMA_CNDTRx寄存器中设置字节总数，随RxNE而递减；（3）在DMA_CCRx寄存器中用Pl[0:1]配置通道优先级；（4）在DMA_CCRx寄存器中设置DIR位，根据实际需要在传输一半或完成时配置中断；（5）配置DMA_CCRx寄存器的EN位以激活通道；当设置的数目到达时，DMAcontroller会发送EOT/EOT_1信号到I2C接口，产生DMA完成中断，DMA通道中断允许向量；若使用DMA接收，不要使能I2C_CR2寄存器中的ITBUFEN位；4）其他7.中断映射8.补充知识1）POS是对于数据接收的响应或PEC位置，由硬件置位或清零（PE=0时硬件清零），必须在2字节读取时用到（主机接收模式）；清零时表示ACK位是对当前ShiftRegister中所接收数据的响应，置位时表示ACK位是对下一个到ShiftRegister中的数据的响应；没接收一个字节，数据接收或地址匹配都会引起ACK响应；2）PE是PeripheralEnable，在通信结束前不能使用；CR2中的LAST是在主机接收模式中确保最后一个数据响应为NACK（DMA通信）；SR1中的AF在没有响应时置位；3）BTF置位说明某数据字节传输已经成功完成（并不是说所有数据传输已经完成），是在NOSTRETCH=0时由硬件自动置位，由软件通过读写DR清零或起止信号后硬件自动清零；NACK接收到后BTF不会置位，下一个要传输的是PEC时BTF不会置位；9.I2C通信频率不能超过400k，I2C模块的输入频率不能小于2M（标准模式、快速模式是4M），I2C对应的IO口输入频率要高于2/4M，一般取50M；四、编程实现:1.相关库函数：1）按指定参数初始化I2Cx寄存器（x可为1或2），voidI2C_Init(I2C_TypeDef*I2Cx,I2C_InitTypeDef*I2C_InitStruct)2）使能或失能I2C外设，voidI2C_Cmd(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalStateNewState)3）使能或失能I2C的DMA请求，I2C_DMACmd(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalStateNewState)4）使下次的DMA传输为最后一次传输，I2C_DMALastTransferCmd(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalStateNewState)5）产生起始条件，voidI2C_GenerateSTART(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalStateNewState)6）产生终止条件，voidI2C_GenerateSTOP(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalStateNewState)7）使能或失能I2C的应答：voidI2C_AcknowledgeConfig(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalStateNewState)8）设定自身的I2C地址：voidI2C_OwnAddress2Config(I2c_TypeDef*I2Cx,u8Address)9）使能或失能指定的I2C中断：voidI2C_ITConfig(I2C_TypeDef*I2Cx,u16I2C_IT,FunctionalStateNewState)10）通过外设I2C发送一个数据：voidI2C_SendData(I2C_TypeDef*I2Cx,u8Data)11）返回通过I2Cx最近接受的数据：u8I2C_ReceiveData(I2C_TypeDef*I2Cx)12）向指定的I2C设备传送地址字：voidI2C_Send7bitAddress(I2C_TypeDef*I2Cx,u8Address,u8I2C_Direction)13）读取指定的I2C寄存器并返回其值：u16I2C_ReadRegister(I2C_TypeDef*I2Cx,u8I2C_Register)14）使能或失能指定的I2C的软件复位：I2C_SoftwareResetCmd(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalStateNewState)15）使能或失能指定的I2C的PEC传输：I2C_TransimitPEC(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalStateNewState)16）使能或失能时钟延展：voidI2C_StrechClockCmd(I2C_TypeDef*I2Cx,FunctionalStateNewState)17）指定I2C的快速模式的占空比：voidI2C_FastModeDutyCycleConfig(I2C_TypeDef*I2Cx,u16I2C_DutyCycle)，其实在初始化中已经有所介绍；18）返回最近一次I2C事件，u32I2C_GetLastEvent(I2C_TypeDef*I2Cx)19）检查最近一次I2C事件是否是输入的事件，ErrorStatusI2C_CheckEvent(I2C_TypeDef*I2Cx,u32I2C_EVENT)20）检查指定的I2C标志位设置与否：FlagStatusI2C_GetFlagStatus(I2C_TypeDef*I2Cx,u32I2C_FLAG)21）清除I2Cx的待处理标志位：voidI2C_ClearFlag(I2C_TypeDef*I2Cx,u32I2C_FLAG)---若不能自动硬件清除的话22）检查指定的I2C中断发生与否：ITStatusI2C_GetITStatus(I2C_TypeDef*I2cx,u32I2C_IT)23）清除I2Cx的中断待处理位：voidI2C_ClearITPendingBit(I2C_TypeDef*I2Cx,u32I2C_IT)2.基本思路：1）了解各库函数的功能及其涉及到的数据结构；2）定义枚举状态变量（检测最后状态）：typedefenum{FAILED=0;PASSED=!FAILED}TestStatus；定义比变量并初始化volatileTestStatusTransferStatus=FAILEd；3）首先时钟配置，RCC_Configuration();打开端口时钟：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);打开APB1总线上的I2C1：RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE)，即I2C模块与相应I/O口要分别打开；4）其次是中断配置，这里没用到，NVIC_Configuration的中断向量若需要则要合理配置；5）从机的初始化配置，首先是GPIO的配置，然后是I2C的配置；GPIO配置，先定义配置结构体变量（类似I2C），然后对引脚、速率、模式分别赋值，调用GPIO_Init初始化；50MHz上面配置完，下面的C口就不用再重新配置了；I2C配置，定义配置结构体，对个成员赋初值，调用初始化函数，然后使能I2C模块，便可对其进行操作；6）写数据函数（调用有关函数实现将发送数组写入EEPROM）I2C_EE_SequentialWrite(Tx_Buffer,EEPROM_WriteAddress,BufferSize);字节数BufferSize可能超过一页，可能超过一页，用页写函数（根据时序和轮询用库函数来实现）；每次操作都要考虑通信芯片的自编程；7）读数据函数：I2C_EE_SequentialWrite(Rx_Buffer,EEPROM_WriteAddress,BufferSize);8）若要用I2C自带中断的话，需要在中断程序中用状态机来实现；3.当确认用主机模式时，接下来要了解的便是要通信的器件的I2C的读写时序，对应主机只需要知道怎么检测标志就可以了，而从机的数据需要一定的时序才能读出或写入；五、其他