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IIC 简介 IIC(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线#xff0c;用于连接微控制器以及其外围设备。 IIC 是由数据线 SDA 和时钟线 SCL 构成的串行总线。 IIC …STM32 的普通 IO 口模拟 IIC 时序可实现与 EEPROM 外设双向通信。
IIC 简介 IIC(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线用于连接微控制器以及其外围设备。 IIC 是由数据线 SDA 和时钟线 SCL 构成的串行总线。 IIC 总线有如下特点 ① 数据线用来传输数据时钟线用来同步数据收发。 ② 总线上每个器件都有唯一器件地址只需知道器件地址根据时序即可实现微控制器与器件之间的通信。 ③ 数据线 SDA 和时钟线 SCL 都是双向线路空闲时都是 SDA 和 SCL 都是高电平。 ④ IIC 传输速率在标准模式下可达 100kbit/s 在快速模式下可达 400kbit/s 在高速模式下可达 3.4Mbit/s。 ⑤ IIC 总线支持多设备挂载在上面同时支持多从机连接到总线的接口数量只受总线电容 400pF 的限制。 IIC总线协议
IIC 时序是经典面试题。
① 起始信号。SCL 高电平期间SDA 出现下降沿就表示起始位。
② 停止信号。SCL 高电平期间SDA 出现上升沿就表示停止位。
③ 应答信号。IIC 发送完 8 位数据以后会将 SDA 改成输入状态等待 IIC 从机应答。从机会在主机提供的 SCL 时钟信号下将 SDA 拉低代表成功应答。
④ 数据有效性。在 SCL 高电平期间SDA 必须保持稳定。因此 SCL 低电平期间 SDA 电平状态才允许变化。
⑤ 数据传输。在 SCL 配合下 SDA 上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。
⑥ 空闲状态。SCL 和 SDA 同时处于高电平时总线处于空闲状态。
IIC 读写通讯过程
IIC 的读写通讯过程包括写操作即主机写数据到从机读操作主机从从机读取数据。 写时序的具体步骤 1)、起始信号。 2)、发送 I2C 设备地址等应答。设备地址是 8 位数据前 7 设备地址最后位是读写位。 3)、重新发起始信号发送要写写入数据的寄存器地址。等应答。 4)、发送要写入寄存器的数据。 等应答。 5)、停止信号。 读时序具体步骤 1)、主机发送 START 信号。 2)、主机发送要读取的 I2C 从设备地址读写位。7 位设备地址最后一位读写位。等应答。 3)、重新发送 START 信号。主机发送要读取的寄存器地址。等应答。 4)、重新发送 START 信号。重新发送要读取的 I2C 从设备地址读写位。等应答。 5)、从 I2C 器件里面读取到数据。 6)、主机发出 NO ACK 信号表示读取完成不需要从机再发送 ACK 信号了。 7)、主机发出 STOP 信号停止 I2C 通信。 I2C 多字节读写时序 有时候我们需要读写多个字节多字节读写时序和单字节的基本一致只是在读写数据的时候可以连续发送多个自己的数据其他的控制时序都是和单字节一样的。
24C02 简介 24C02 是一个 2K bit 的串行 EEPROM 存储器内部含有 256 个字节。在 24C02 里面还有一个 8 字节的页写缓冲器。该设备的通信方式 IIC通过其 SCL和 SDA与其他设备通信芯片的引脚图如图 36.1.2.1 所示。 图中 WP 是写保护引脚接高电平只读接地允许读和写阿波罗板子上该引脚接地。 24C02 的设备地址是包括不可编程部分和可编程部分可编程部分是根据上图的硬件引脚A0、A1 和 A2 所决定。设备地址最后一位用于设置数据的传输方向即读操作/写操作0 是写操作1 是读操作具体格式如下图 36.1.2.2 所示 根据阿波罗板子的设计A0、A1 和 A2 均接地处理所以 24C02 设备的读操作地址为0xA1写操作地址为0xA0。
IIC 访问 EEPROM 配置流程
1使能 IIC 的 SCL 和 SDA 对应的 GPIO 时钟。SDA 线的 GPIO 模式使用开漏输出模式硬件已接外部上拉电阻也可以用内部的上拉电阻。SCL 线的 GPIO 模式使用推挽输出模式通过函数 HAL_GPIO_Init 设置实现。
2设置对应 GPIO 工作模式SCL 推挽输出 SDA 开漏输出。
3参考 IIC 总线协议编写信号函数起始信号停止信号应答信号 起始信号SCL 为高电平时SDA 由高电平向低电平跳变。 停止信号SCL 为高电平时SDA 由低电平向高电平跳变。 应答信号接收到 IC 数据后向 IC 发出特定的低电平脉冲表示已接收到数据。
4编写 IIC 的读写函数 通过参考时序图在一个时钟周期内发送 1bit 数据或者读取 1bit 数据。读写函数均以一字节数据进行操作。有了读和写函数我们就可以对外设进行驱动了。
IIC 总线 I/O 扩展
PCF8574 简介 PCF8574是飞利浦公司推出的一款带 IIC 总线可使大多数 MCU实现远程 I/O 扩展。该器件包含一个 8 位准双向口和一个 IIC 总线接口。它还带有一条中断接线INT可与 MCU 的中断逻辑相连通过 INT 发送中断信号远端 I/O 口不必经过 IIC 总线通信就可通知 MCU 是否有数据从端口输入这意味着 PCF8574 可以作为一个单被控器。 阿波罗开发板使用的PCF8574采用SO16封装总共16个脚其中包括8个准双向IO口P0~P7、3 个地址线A0~A2、SCL、SDA、INT、VDD 和 VSS。每个 PCF8574T 只需要最少 2 个 IO口就可以扩展 8 路 IO且支持一个 IIC 总线上挂最多 8 个 PCF8574T这样通过 2 个 IO最多可以扩展 64 个 IO 口。
PCF8574 寻址 一个 IIC 总线上最多可以挂 8 个 PCF8574T通过 A0~A2 寻址PCF8574T 的从机地址格式如图 37.1.1 所示 A0~A2 为 PCF8574T 的寻址信息我们开发板上 A0~A2 都是接 GND 的所以PCF8574T 的地址为0X40。最后一位是读/写信号。
写数据 发送 PCF8574T 的从机地址写信号R/W0然后等待 PCF8574 的应答信号在应答成功后发送数据DATA1给 PCF8574T 就可以了。
读数据 发送 PCF8574T 的从机地址读信号R/W1然后等待 PCF8574T 应答注意PCF8574T 在发送应答的同时会锁存 P0~P7 的数据然后读取 P0~P7 的数据。数据读取支持连续读取在最后的时候发送 STOP 信号即可完成读数据操作。
中断 PCF8574T中的中断引脚INT提供了一种高效的通知机制使得微控制器MCU无需通过耗时的I²C总线通信就可以得知I/O端口状态的变化。当使用PCF8574T作为远程I/O扩展器时其8个端口可以配置成输入或输出。当这些端口被配置为输入时其中任意一个端口状态发生改变比如从低电平变为高电平或从高电平变为低电平INT引脚就会产生一个中断信号即INT引脚被拉低到低电平(平时 INT 为高开漏接了上拉电阻)。 特别指出的是当INT引脚产生中断后MCU必须通过I²C总线对PCF8574T进行一次读取或写入操作以清除中断标志INT 恢复高电平也就是所谓的中断复位。如果不这样做INT引脚将保持在低电平状态不会响应下一次的输入信号变化产生的中断请求。
IIC 访问 IO扩展配置步骤 例程功能 开机时检测 PCF8574T 是否存在然后在主循环里面检测按键和 PCF8574T 的中断信号当按键按下时IIC 控制 PCF8574T 的 P0 口输出从而控制蜂鸣器连接在P0口的开关 当检测到PCF8574T的 INT 引脚中断产生的低电平信号时读取 EXIO连接在PCF8574T的P4口的状态当 EXIO0即 P40时控制 LED1 的翻转。同时LCD 模块显示相关信息并用 DS0 提示程序正运行。
