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前言

学习记录stm32f407和imx6ull两种板子中i2c的实现

一、I2C协议

I2C（Inter_Integraated Circuit）无需 USART、CAN 等协议所需的外部收发设备。多用于多个集成电路(IC之间的通讯。
该总线为半双工协议，相比于spi（spi总线的主机地址固定）i2c是多主机总线，且i2c可在通讯过程中改变主机。

SCL：串行时钟线
SDA：双向串行数据线

每个连接到i2c的设备拥有一个地址，并通过这个地址进行访问。总线通过上拉电阻接到电源，I2C有设备空闲时会输出高阻态。当I2C中所有设备均为空闲时，上拉电阻把总线拉成高电平。

由仲裁决定那个设备优先占有总线
三种传输模式：100Kbit/s 400Kbit/s 3.4Mbit/s
连接到总线的设备数量（IC数量）只受到总线的电容（400pF）的限制

I2C协议定义了起始、停止、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步、地址广播等环节

一种SDA总线上的数据包格式：
S | SLAVE_ADDRESS | R/W | A | DATA | A/?A / RS | SLAVE_ADDRESS | R/W | A | DATA | A/?A | P
S:起始信号
R/W:写/读
SLAVE_ADDRESS:从机地址
A/?A:应答（ACK）或非应答（NACK）信号
DATA:数据
RS:重新开始
P：停止信号

SCL线是高电平时若SDA线发生从高向低的转换称为”S”
SCL线是高电平时若SDA线发生从低到高的转换称为“P”

I2C使用SDA信号线传输数据，SLC线进行信号同步；SDA数据线在SCL一个时钟周期内发送一位数据。SCL为高电平时SDA线上的信号有效。SCL为低电平时SDA线上的信号无效

I2C地址 SLAVE_ADDRESS查找（七位或者十位）
七位的使用更加广泛。地址后紧跟一个数据位（R/W），1表示主机从从机读取数据，0表示从机向主机写数据。SDA信号线会根据R/W的选择交替SDA信号线的使用权。

无论主从机，设备收到一个信号后若想下一位接着发送则发送ACK信号，希望对方停止则为NACK信号。发送端释放SDA线的控制权，接收端将SDA线置1表达NACK置0表示ACK。

可以直接控制GPIO模拟SDA线和CLK线产生通讯时序（软件模拟I2C协议），通过硬件实现I2C则仅需检测外设状态和访问寄存器（硬件I2C还支持smbus协议，多一根SMBA线用作警告信号）

STM32F407
引脚	I2C1	I2C2	I2C3
SCL	PB6/PB10	PH4/PF1/PB10	PH7/PA8
SDA	PB7/PB9	PH5/PF0/PB11	PH8/PC9

使能I2C中断后，所有I2C信号中断进入同一个中断服务函数到I2C中断服务程序，由寄存器判断中断具体由哪个事件产生

二、code

1.32中初始化结构体

stm32f4xx_i2c.h
stm32f4xx_i2c.c

type struct{ 
unit32_t I2C_ClockSpeed() ; //SCL时钟频率，小于400000
unit16_t I2C_Mode() ; // 工作模式，I2C或者SMBUS
unit16_t I2C_DutyCycle() ; //时钟占空比，low/high=2:1/16:9模式
unit16_t I2C_OwnAddress1() ; //自身I2C地址
unit16_t I2C_Ack() ; //使能/关闭响应
unit16_t I2C_AcknowledgedAddress() ; //地址长度
} I2C_InitTypeDef

I2C地址寄存器可通过OwnAddress1修改，可支持同时使用两个I2C设备地址，分别储存在OAR1与OAR2中（OAR2不支持10位地址）

调用I2C_Init完成初始化
7位I2C地址 0x40+A5:A0
0x70地址一直存在，可以同时向所有设备广播信息

初始化I2C

void IIC_Init(void) //初始化I2C
{ 			
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB时钟
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
	IIC_SCL=1;
	IIC_SDA=1;
}

I2C起始信号“S”

void IIC_Stop(void)
{ 
	SDA_OUT();//sda线输出
	IIC_SCL=0;
	IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
 	delay_us(4);
	IIC_SCL=1; 
	IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
	delay_us(4);							   	
}

等地应答信号“ACK”
返回值：1，接收应答失败
0，接收应答成功

u8 IIC_Wait_Ack(void)
{ 
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();      //SDA设置为输入 
	IIC_SDA=1;delay_us(1);	   
	IIC_SCL=1;delay_us(1);	 
	while(READ_SDA)
	{ 
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{ 
			IIC_Stop();
			return 1;
		}
	}
	IIC_SCL=0;//时钟输出0 
	return 0;  
}

产生”ACK”应答

void IIC_Ack(void)
{ 
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}

不产生ACK应答

void IIC_NAck(void)
{ 
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}

I2C发送一个字节，返回从机有无应答
1，有应答
0，无应答

void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                         
    u8 t;   
	SDA_OUT(); 	    
    IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
    for(t=0;t<8;t++)
    {               
        IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
        txd<<=1; 	  
		delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的
		IIC_SCL=1;
		delay_us(2); 
		IIC_SCL=0;	
		delay_us(2);
    }	 
}

读一个字节，ack=1时，发送ACK。ack=0，发送nACK

u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{ 
	unsigned char i,receive=0;
	SDA_IN();//SDA设置为输入
    for(i=0;i<8;i++ )
	{ 
        IIC_SCL=0; 
        delay_us(2);
		IIC_SCL=1;
        receive<<=1;
        if(READ_SDA)receive++;   
		delay_us(1); 
    }					 
    if (!ack)
        IIC_NAck();//发送nACK
    else
        IIC_Ack(); //发送ACK 
    return receive;
}

PCA9685 写(reg,data)

void PCA9685_write(unsigned char reg,unsigned char data)
{ 
    IIC_Start();
    IIC_Send_Byte(PCA9685_adrr);
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Send_Byte(reg);
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Send_Byte(data);
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Stop();
}

PCA9685 读（reg）

u8 PCA9685_read(unsigned char reg)
{ 
    u8 res;
    IIC_Start();
    IIC_Send_Byte(PCA9685_adrr);
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Send_Byte(reg);
    IIC_Wait_Ack();    
		IIC_Start();                
    IIC_Send_Byte(PCA9685_adrr|0X01);
    IIC_Wait_Ack();
    res=IIC_Read_Byte(0);		
    IIC_Stop();             
    return res;  
}

设置PWM频率

void setPWMFreq(u8 freq) //
{ 
   u8 prescale,oldmode,newmode;
	 double prescaleval;
	 prescaleval = 25000000.0/(4096*freq*0.915);
   prescale = (u8)floor(prescaleval+0.5)-1;

   oldmode = PCA9685_read(PCA9685_MODE1);
   newmode = (oldmode&0x7F) | 0x10; // sleep
   PCA9685_write(PCA9685_MODE1, newmode); // go to sleep
   PCA9685_write(PCA9685_PRESCALE, prescale); // set the prescaler
   PCA9685_write(PCA9685_MODE1, oldmode);
   delay_ms(5);
   PCA9685_write(PCA9685_MODE1, oldmode | 0xa1); 
}

设置PWM（舵机4096为一个pwm波周期）

void setPWM(u8 num, u16 on, u16 off) 
{ 
	PCA9685_write(LED0_ON_L+4*num,on);
	PCA9685_write(LED0_ON_H+4*num,on>>8);
	PCA9685_write(LED0_OFF_L+4*num,off);
	PCA9685_write(LED0_OFF_H+4*num,off>>8);
}

hex	name	function
00	mode1	设置寄存器1
01	mode2	设置寄存器2
02	subadr1	i2c_bus_subaddress1
03	subadr2	i2c_bus_subaddress2
04	aubadr3	i2c_bus_subaddress3
05	allcalladr
06	LED0_ON_L	每个输出管脚配有以下四个寄存器
07	LED0_ON_H
08	LED0_OFF_L
09	LED0_OFF_H
…	…	共十六路
0x06+4x	LEDx_ON_L
0x06+4x+1	LEDx_ON_H
0x06+4x+2	LEDx_OFF_L
0x06+4x+3	LEDx_OFF_H
…	…
FA	ALL_LED_ON_L
FB	ALL_LED_ON_H
FC	ALL_LED_OFF_L
FD	ALL_LED_OFF_H
FE	PRE_SCALE	控制周期寄存器
FF	TestMode

model1		描述
D7	restart	写1复位，写完自动清除。SLEEP位写0后至少500毫秒微秒
D6	EXTCLOCK	0，使用内部时钟（25mhz）1，使用外部时钟。修改前先SLEEP
D5	AI	0,内部地址读写后不增加，1 ，内部地址读写后增加
D4	SLEEP	0，退出SLEEP模式 1，进入SLEEP模式 500微秒后产生稳定时钟
D3	SUB1
D2	SUB2
D1	SUB3
D0	ALLCALL	不影响0x70通用i2c地址，通过A5:A0自定义i2c地址。通用I2C地址

计算角度对应的PWM

u16 calculate_PWM(u8 angle){ 
	return (int)(204.8*(0.5+angle*1.0/90));
}

总结

本文地址：https://blog.csdn.net/Artzeey/article/details/109637987

学习记录 i2c协议

前言

一、I2C协议

二、code

1.32中初始化结构体

总结

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