STM32 I2C AT24C02(E2PROM)

渣渣查瓜
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环境

  • MCU型号：STM32F103ZET6
  • 开发方式：库函数

一、I2C总线介绍

I2C通讯协议(Inter - Integrated Circuit)是由Phiilps公司开发，由于它引脚少，硬件简单实现，可扩展性强，不需要USART、CAN等通讯协议的外部收发设备，被广泛使用在系统内多个集成电路间通讯。

  1. I2C总线结构
  • I2C是由2根双向总线组成
    • SCL 串行时钟线，由主设备产生，控制数据传输的时序。
    • SDA 串行数据线，用于传输数据。

2.I2C总线特点

  • 简单性：仅需要两根线即可实现通讯，结构简单，易于实现
  • 多主设备：I2C总线可以连接多个主设备，但同一时刻只能由一个主设备控制总线
  • 多从设备：I2C总线可以连接多个从设备，每个从设备都有一个唯一的地址
  • 低速：I2C总线传输速率较低，一般用于短距离低速数据传输
  • 开漏输出：I2C总线的设备都采用开漏输出，通过上拉电阻将信号拉高

3.I2C总线通讯过程

image.png

1.起始信号：主设备拉低SDA线，然后拉低SCL线，产生起始信号，表示开始一次通讯。 2.设备地址：主设备发送7位或10位从设备地址，以及读/写位。 3.数据传输: 主设备和从设备之间按照字节为单位进行传输。 4.停止信号：主设备拉高SCL线，然后拉高SDA，产生停止信号，表示一次通讯结束。

  1. I2C总线应用
  • 传感器：温湿度传感器，光传感器，加速度传感器等。
  • 储存器：E2PROM，实时时钟等。
  • 显示器：LCD、OLED等。
  • 音频设备：CODEC等。

5.I2C总线注意事项

  • 上拉电阻：I2C总线需要连接上拉电阻，保证SCL和SDA在空闲状态下保持高电平
  • 时序：I2C通讯对时序要求高，需要严格按照时序操作。
  • 总线负载：I2C总线上的设备数量和总线长度会影响总线的性能。

二、E2PROM介绍

2.1 芯片地址介绍

image.png

image.png

image.png

查手册和原理图得知AT24C02的设备地址前4位是固定的1010，我们设备是2K的，所以是第一行中的，我们的设备地址应该是10100000（写）或10100001（读）。

（题外话：如果设备是不是2K的，是4K、8K、16K，读写设备地址怎么看？），在手册中后面位的P0、P1、P2是由未分配的储存块决定的。什么意思呢？假设我们的型号是4K的，就要用组合方式和地址扩展来说明P1和P0是如何工作的

  • 组合方式： P1和P0的组合可以产生四种不同的状态（00、01、10、11），对应着芯片内部的四个不同的存储块。
  • 地址扩展： 通过将P1和P0的值与固定的1010和A2 A1 A0组合起来，形成一个更长的地址，从而对不同的存储块进行寻址
举例说明

假设AT24C08的总存储容量为1024字节，分为4个存储块，每个存储块256字节。当P1=0，P0=0时，访问的是第一个存储块；当P1=1，P0=1时，访问的是第四个存储块。是为提高更多的寻址能力设计的。

2.2 写入的指令流程

image.png

解释

  1. 发送起始信号
  2. 发送设备地址（写）
  3. 等待AT24C02应答，低电平有效
  4. 发送储存地址，AT24C02内部有(2k/8)=256字节，地址范围0x00到0xFF，发送地址就是告诉AT24C02接下来的数据存在哪个地方
  5. 等待AT24C02应答，低电平有效
  6. 发送8个字节的数据，这些数据就是想储存到AT24C02的数据（这里手册中规定型号2K的只能写8个字节，也就是循环一次）
  7. 等待AT24C02应答，低电平有效
  8. 发送停止信号

2.3 从任意地址读任意字节的指令流程

image.png

image.png

解释（按随机读，这种最常用）

  1. 发送起始信号
  2. 发送设备地址（写权限）
  3. 等待AT24C02应答，低电平有效
  4. 发送要读的储存地址，AT24C02内部有(2k/8)=256字节，地址范围0x00到0xFF，发送地址就是告诉AT24C02接下来的应该返回哪个地址的数据给单片机
  5. 等待AT24C02应答，低电平有效
  6. 重新发送起始信号
  7. 发送设备地址（读权限）
  8. 等待AT24C02应答，低电平有效
  9. 循环读取数据，接收AT24C02返回的数据，读数据没有字节限制，可以读1个，也可以一次性读完
  10. 发送非应答，高电平有效
  11. 发送停止信号

三、AT24C02读写代码

  1. 写入一个字节 image.png

代码

#if !defined(_AT24C02_H_)
#define _AT24C02_H_

#include "i2c.h"

#define AT24C02_Address 0xA0
#define AT24C02_Read_Address 0xA1
void AT24C02_Init(void);
void AT24C02_WriteOneByte(u8 Address,u8 Dat);
u8 AT24C02_ReadOneByte(u8 Address);

#endif // _AT24C02_H_



#include "at24c02.h"

void AT24C02_Init(void)
{
    IIC_Init();
}

void AT24C02_WriteOneByte(u8 Address, u8 Dat)
{
    IIC_Start();
    IIC_Send_Byte(AT24C02_Address);
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Send_Byte(Address); // 这里是EEPROM的储存地址
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Send_Byte(Dat);
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Stop();
}

u8 AT24C02_ReadOneByte(u8 Address)
{
    u8 temp = 0;
    IIC_Start();
    IIC_Send_Byte(AT24C02_Address);
    IIC_Wait_Ack();

    IIC_Send_Byte(Address); // 这里是EEPROM的储存地址
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Start();

    IIC_Send_Byte(AT24C02_Read_Address);
    IIC_Wait_Ack();
    temp = IIC_Read_Byte(0);
    IIC_Stop();
    return temp;
}

u32 AT24C02_ReadLenByte(u8 Address, u8 Length)
{
    u32 temp;
    for (u8 i = 0; i < Length; i++)
    {
        temp = temp << 8;
        temp = AT24C02_ReadOneByte(Address) + temp;
    }
    return temp;
}

void AT24C02_Read(u8 Address, u8 *pBuffer, u16 Length)
{

    while (Length--)
    {
        Address++;
        *pBuffer = AT24C02_ReadOneByte(Address);
    }
}

void AT24C02_Write(u8 Address, u8 *pBuffer, u16 Length)
{
    while (Length--)
    {
        AT24C02_WriteOneByte(Address, *pBuffer);
        Address++;
        pBuffer++;
    }
}
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