实验（四）：I2C应用：读写串行FLASH 实验 |
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实验（四）：I2C应用：读写串行FLASH 实验
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实验目的与任务
实验目的： 1. 学习对I2C的使用； 2. 掌握KEIL5的仿真与调试。 任务： 1. 根据要求编写程序，并写出原理性注释； 2. 将检查程序运行的结果，分析一下是否正确； 3. 完成所建工程的验证调试。 实验要求本实验以 EEPROM的读写实验为大家讲解 STM32 的 I2C 使用方法。实验中 STM32 的 I2C 外设采用主模式，分别用作主发送器和主接收器， 通过查询事件的方式来确保正常通讯。
本实验板中的 EEPROM 芯片(型号： AT24C02)的 SCL 及 SDA 引脚连接到了 STM32 对应的 I2C 引脚中，结合上拉电阻，构成了 I2C 通讯总线，它们通过 I2C 总线交互。EEPROM 芯片的设备地址一共有 7 位，其中高 4 位固定为： 1010 b，低 3 位则由 A0/A1/A2信号线的电平决定，见下图，图中的 R/W 是读写方向位，与地址无关。
按照我们此处的连接， A0/A1/A2 均为 0，所以 EEPROM 的 7 位设备地址是： 1010000b ，即 0x50。由于 I2C 通讯时常常是地址跟读写方向连在一起构成一个 8 位数，且当R/W 位为 0 时，表示写方向，所以加上 7 位地址，其值为“0xA0”，常称该值为 I2C 设备的“写地址”；当 R/W 位为 1 时，表示读方向，加上 7 位地址，其值为“0xA1”，常称该值为“读地址”。 EEPROM 芯片中还有一个 WP 引脚，具有写保护功能，当该引脚电平为高时，禁止写入数据，当引脚为低电平时，可写入数据，我们直接接地，不使用写保护功能。 1. 软件设计 ① 实验新建文件步骤： 运行Keil 5开发环境。由于没有AT24C02模块，本实验使用基于I2C协议的MPU6050姿态传感器代替。为了使工程更加有条理，我们把I2C通讯底层协议和MPU6050功能函数相关的代码独立分开存储，方便以后移植。新建MyI2C.c、MyI2C.h、MPU6050.c、MPU6050.h、MPU6050_Reg.h文件。 ② 编程要点： 配置通讯使用的目标引脚为开漏模式； 使能 I2C 外设的时钟； 配置 I2C 外设的模式、地址、速率等参数并使能 I2C 外设; 编写基本 I2C 按字节收发的函数; 编写读写 EEPROM 存储内容的函数; 编写测试程序，对读写数据进行校验。 2. 实验步骤 （1）运行Keil uVision5开发环境，建立一个项目工程。 （2）在工程中添加main.c文件，因需要用到OLED显示屏，所以将之前实验写好的OLED文件移植到该工程中，然后在main.c中调用，如图1所示。
图1 移植程序 （3）在工程中添加I2C底层驱动文件，因此需要创建MyI2C.c文件，编写I2C通讯时序，如图2所示。
图2 编写MyI2C.c代码 （4）编写MyI2C.h程序，方便以后工程文件以移植，使项目工程工具有移植性，如图3所示。
图3 MyI2C.h程序 （5）在工程中添加MPU6050使用的功能函数文件，因此需要先创建W25Q64_Ins.h文件，存放指令码，如图4所示。
图4 编写MPU6050指令码 （6）创建MPU6050.c文件，编写需要使用的功能函数，如图5所示。
图5 编写MPU6050功能函数 （7）编写MPU6050.h程序，方便以后工程文件以移植，使项目工程工具有移植性，如图6所示。
图6 编写MPU6050.h程序 （8）编写main.c程序，读取设备ID，读取六个方向的加速度计数据，如图7所示。
图7 main.c程序 运行并调试成功并无错误和警告。 3. 调试验证及结果 （1）将开发板连接到电脑上，使用跳线在面包板上将MPU6050和单片机连接，使用STLINK将程序烧录到STM32中，如图8所示。
图8 线路连接 （2）程序烧录后，实验现象如图9所示：
图9 实验现象 实验代码分析（1）MyI2C.c： #include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" /** * @brief 封装写SCL * @param * @retval */ void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue) { GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, (BitAction)BitValue); Delay_us(10); } /** * @brief 封装写SDA * @param * @retval */ void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue) { GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, (BitAction)BitValue); Delay_us(10); } /** * @brief 封装读SDA * @param * @retval */ uint8_t MyI2C_R_SDA(void) { uint8_t BitValue; BitValue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11); Delay_us(10); return BitValue; } /** * @brief 初始化 * @param * @retval */ void MyI2C_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;//开漏输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11); } /** * @brief I2C起始条件 * @param * @retval */ void MyI2C_Start(void) { MyI2C_W_SDA(1);//拉高,释放 MyI2C_W_SCL(1); MyI2C_W_SDA(0);//拉低 MyI2C_W_SCL(0); } void MyI2C_Stop(void) { MyI2C_W_SDA(0);//拉低 MyI2C_W_SCL(1);//释放SCL MyI2C_W_SDA(1);//释放SDA } /** * @brief 发送一个字节 * @param * @retval */ void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte) { uint8_t i; for (i = 0; i < 8; i ++) { MyI2C_W_SDA(Byte & (0x80 >> i));//从最高位开始取 MyI2C_W_SCL(1);//释放SCL MyI2C_W_SCL(0);//拉低SCL } } /** * @brief 读一个字节 * @param * @retval */ uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void) { uint8_t i, Byte = 0x00; MyI2C_W_SDA(1); for (i = 0; i < 8; i ++) { MyI2C_W_SCL(1); if (MyI2C_R_SDA()) {Byte |= (0x80 >> i);} MyI2C_W_SCL(0); } return Byte; } /** * @brief 发送应答 * @param * @retval */ void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit) { MyI2C_W_SDA(AckBit); MyI2C_W_SCL(1); MyI2C_W_SCL(0); } /** * @brief 接受应答 * @param * @retval */ uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void) { uint8_t AckBit; MyI2C_W_SDA(1); MyI2C_W_SCL(1); AckBit = MyI2C_R_SDA(); MyI2C_W_SCL(0); return AckBit; }（2）MPU6050.c： #include "stm32f10x.h" // Device header #include "MyI2C.h" #include "MPU6050_Reg.h" #include "Delay.h" #define MPU6050_ADDRESS 0xD0 /** * @brief 指定地址写 * @param * @retval */ void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data) { MyI2C_Start(); MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS); MyI2C_ReceiveAck(); MyI2C_SendByte(RegAddress);//指定寄存器地址 MyI2C_ReceiveAck(); MyI2C_SendByte(Data);//指定写入数据 MyI2C_ReceiveAck(); MyI2C_Stop(); } /** * @brief 指定地址读 * @param * @retval */ uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress) { uint8_t Data; MyI2C_Start(); MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS); MyI2C_ReceiveAck(); MyI2C_SendByte(RegAddress); MyI2C_ReceiveAck(); MyI2C_Start(); MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS | 0x01);//发送 读 指令 MyI2C_ReceiveAck(); Data = MyI2C_ReceiveByte();//接受数据 MyI2C_SendAck(1);//发送应答 MyI2C_Stop(); return Data; } /** * @brief 初始化 * @param * @retval */ void MPU6050_Init(void) { MyI2C_Init(); //解除睡眠,选择陀螺仪时钟,6个轴不待机,采样分频为10,滤波参数最大,陀螺仪和加速度计选最大量程 MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01);//电源管理寄存器1,选择陀螺仪时钟 //Delay_ms(100); MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00);//电源管理寄存器2 //Delay_ms(100); MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09);//采样率分频,10分频 MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06);//配置寄存器,0000 0110 MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18);//陀螺仪配置寄存器, 0001 1000 MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18);//加速度计配置寄存器 } /** * @brief * @param * @retval */ uint8_t MPU6050_ReadID(void) { return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I); } /** * @brief 获取数据寄存器数据 * @param * @retval */ void MPU6050_ReadData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ, int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ) { //加速度 *AccX = (MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H) |
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