16：【stm32】I2C的使用一：I2C片上外设的使用

I2C

1、片上外设
- 1.1：寄存器与内部结构
2、通过I2C向外发送数据
- 2.1：I2C的初始化
- - 2.1.1：初始化SCL和SDA
  - 2.1.2：使能时钟PCLK1（APB1）
  - 2.1.3：配置I2C1的参数
- 2.2：发送数据
- - 2.2.1：等待总线空闲（BUSY标志位）
  - 2.2.2：发送起始位（START,SB标志位）
  - 2.2.3：发送地址（AF,ADDR标志位）
  - 2.2.4：发送数据

具体的通过I2C通信协议传输数据帧的相关信息参考《C51单片机》里面的第13节OLED屏的使用

1、片上外设

如图：I2C片上外设挂载在APB1总线上面，并且I2C1由复用重映射，I2C2没有重映射。
在这里插入图片描述

1.1：寄存器与内部结构

在这里插入图片描述

TDR -Transmit Data Register -发送数据寄存器
RDR -Receive Data Register -接收数据寄存器
CR  -Control Register -控制寄存器
SR1 -Status Register 1 -状态寄存器1
SR2 -Status Register 2 -状态寄存器2
CCR -Clock Control Register -时钟控制寄存器

SR1：状态寄存器1

SB：起始位发送完成，0代表没有起始位产生，1代表检测到了起始位。
AF/ADDR：AF代表接收到NAK，寻址失败AF=1；ADDR代表选址成功，寻址成功-ADDR=1。
TXE：发送数据寄存器TDR空，1代表空，0代表非空。
RXNE：接收数据寄存器RDR非空，1代表非空，0代表空。
BTF：发送完成。1代表发送完成

SR2：状态寄存器2

TRA
BUSY：用于查询总线的空闲状态，0为空闲，1为忙。
MSL

CR：控制寄存器

PE：SCL的开关。
START：用于产生一个起始位，写入1代表发送一个起始位。
ACK：用于产生一个应答信号。

2、通过I2C向外发送数据

2.1：I2C的初始化

在这里插入图片描述

2.1.1：初始化SCL和SDA

我们使用I2C1，初始化SCL和SDA所连接的IO口，把他们配置为复用开漏模式。

//1 .开启GPIOB挂载的总线时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
//初始化IO引脚
GPIO_InitTypeDef GPIOInitStruct;
GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;//复用输出开漏模式
GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 |GPIO_Pin_7;
GPIOInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIOInitStruct);

2.1.2：使能时钟PCLK1（APB1）

//2 .开启I2C挂载APB1总线的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//开启时钟
RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//对I2C1进行复位
RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,DISABLE);//对I2C1进行释放

2.1.3：配置I2C1的参数

在这里插入图片描述
标志模式下：波特率max = 100K，当波特率>=100K时，就按照快速模式进行。快速模式下：波特率max = 400K。
I2C_DutyCycle：在快速模式下，配置时钟信号的形状，即时钟信号的占空比。2：1 = 低电平：高电平/16：9 = 低电平：高电平
下面灰色是工作在从机模式下才需要进行配置的。

//3 .配置I2C1的参数
I2C_InitTypeDef I2CInitStruct;
I2CInitStruct.I2C_ClockSpeed = 400000;//配置波特率，最高400K
I2CInitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;//标准的I2C模式，一般不使用SMBus
I2CInitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;//2:1
I2C_Init(I2C1,&I2CInitStruct);
//4 .使能I2C
I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);//闭合开关，PE

2.2：发送数据

在这里插入图片描述

2.2.1：等待总线空闲（BUSY标志位）

在这里插入图片描述

//1 .等待总线空闲 
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);

2.2.2：发送起始位（START,SB标志位）

在这里插入图片描述

//2 .发送起始位
I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_SB) == RESET);//起始位发送完成

2.2.3：发送地址（AF,ADDR标志位）

在这里插入图片描述
发送地址前先清除AF标志位，

//3 .发送地址//3.1 清除标志位AF
I2C_ClearFlag(I2C1,I2C_FLAG_AF);//3.2 发送8为数据，7+1
I2C_SendData(I2C1,SlaveADDr & 0xfe);//3.3 等待发送成功
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_ADDR) == RESET)
{if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)//地址发送失败了{ret = ERROR;goto STOP;}
}
STOP:I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);//发送停止位while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);//等待总线空闲

2.2.4：发送数据

在这里插入图片描述
发送数据前先清除ADDR标志位，清除ADDR（先读SR1寄存器，再度SR2寄存器）。

//4 .发送数据//4.1 清除ADDR标志位
I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR1);//读取SR1
I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR2);//读取SR2//4.2 向TDR寄存器写入数据
uint32_t i;
for(i = 0; i < Size ;i++)//Size是数据数组的个数
{while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_TXE) == RESET)//等待TXE为1{if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET){ret = ERROR;goto STOP;}}I2C_SendData(I2C1,pData[i]);//向TDR写入数据
}while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BTF) == RESET)//等待发送完成
{if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET){ret = ERROR;goto STOP;}
}

最终代码①：

	//1 .等待总线空闲 while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);//2 .发送起始位I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_SB) == RESET);//起始位发送完成//3 .发送地址//3.1 清除标志位AFI2C_ClearFlag(I2C1,I2C_FLAG_AF);//3.2 发送8为数据，7+1I2C_SendData(I2C1,SlaveADDr & 0xfe);//3.3 等待发送成功while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_ADDR) == RESET){if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)//地址发送失败了{ret = ERROR;goto STOP;}}//4 .发送数据//4.1 清除ADDR标志位I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR1);//读取SR1I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR2);//读取SR2//4.2 向TDR寄存器写入数据uint32_t i;for(i = 0; i < Size ;i++){while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_TXE) == RESET)//等待TXE为1{if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET){ret = ERROR;goto STOP;}}I2C_SendData(I2C1,pData[i]);}while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BTF) == RESET)//等待发送完成{if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET){ret = ERROR;goto STOP;}}//5 .发送STOP
STOP:I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);

代码测试：通过向OLED模式发送指令将其屏幕点亮

#include "stm32f10x.h"void App_I2C_Init(void);
void App_I2C_Send(uint8_t SlaveADDr,uint8_t* pData,uint16_t Size);int main(void)
{//OLED指令uint8_t oled_init_command[] = {0x00, // Command Stream0xa8, 0x3f, // Set MUX Ratio0xd3, 0x00, // Set Display Offset0x40, // Set Display Start Line0xa0, // Set Segment re-map0xc0, // Set COM Output Scan Direction0xda, 0x02, // Set COM Pins hardware configuration0x81, 0x7f, // Set Contrast Control0xa5, // Enable Entire Display On0xa6, // Set Normal Display0xd5, 0x80, // Set OSC Frequency0x8d, 0x14, // Enable charge pump regulator0xaf, // Display on};App_I2C_Init();App_I2C_Send(0x78, oled_init_command, sizeof(oled_init_command)/sizeof(uint8_t));while(1){}
}void App_I2C_Init(void)
{//1 .开启GPIOB挂载的总线时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//初始化IO引脚GPIO_InitTypeDef GPIOInitStruct;GPIOInitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;//复用输出开漏模式GPIOInitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 |GPIO_Pin_7;GPIOInitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIOInitStruct);//2 .开启I2C挂载APB1总线的时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//开启时钟RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);//对I2C1进行复位RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,DISABLE);//对I2C1进行释放//3 .配置I2C1的参数I2C_InitTypeDef I2CInitStruct;I2CInitStruct.I2C_ClockSpeed = 400000;//配置波特率，最高400KI2CInitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;//一般不使用SMBusI2CInitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;//2:1I2C_Init(I2C1,&I2CInitStruct);//4 .使能I2CI2C_Cmd(I2C1,ENABLE);
}void App_I2C_Send(uint8_t SlaveADDr,uint8_t* pData,uint16_t Size)
{ErrorStatus ret = SUCCESS;//1 .等待总线空闲 while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);//2 .发送起始位I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_SB) == RESET);//起始位发送完成//3 .发送地址//3.1 清除标志位AFI2C_ClearFlag(I2C1,I2C_FLAG_AF);//3.2 发送8为数据，7+1I2C_SendData(I2C1,SlaveADDr & 0xfe);//3.3 等待发送成功while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_ADDR) == RESET){if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET)//地址发送失败了{ret = ERROR;goto STOP;}}//4 .发送数据//4.1 清除ADDR标志位I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR1);//读取SR1I2C_ReadRegister(I2C1,I2C_Register_SR2);//读取SR2//4.2 向TDR寄存器写入数据uint32_t i;for(i = 0; i < Size ;i++){while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_TXE) == RESET)//等待TXE为1{if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET){ret = ERROR;goto STOP;}}I2C_SendData(I2C1,pData[i]);}while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BTF) == RESET)//等待发送完成{if(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_AF) == SET){ret = ERROR;goto STOP;}}//5 .发送STOP
STOP:I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY) == SET);
}