45 STM32 IIC主机、从机通信实例（ma51t12b触摸按键芯片）

45.1引言

最近在研究触摸按键板的通信，按键板主要用到的通信协议为IIC，事实上IIC的例子有很多，但大都都是模拟IIC的主机（引用某网友的评论），从机这边的内容还是比较少。

早在两三年前就跟着原子哥的学习资料，学习并操作过IIC的eeprom器件，但是依葫芦画瓢，虽然看了IIC的协议，但是还不算很透！！！只能说熟悉。最近接到这个项目，用到IIC通信，原本很快就搞定了，但是遇到了一些问题，发现是从机地址写错了（感觉是芯片厂商故意在文档里面写错的），不过换算挺好的，借此机会算是把IIC较为透彻的跑一遍。

45.2 实验环境

本次IIC实验环境使用了两块stm32f103C8t6最小开发板，一个做IIC主机，一个做IIC从机，使用的是标准库完成。

硬件环境：

IIC主机：使用了模拟IIC；

IIC从机：使用STM32自带的标准库；

还有逻辑分析仪！！（因为IIC学会了使用这家伙，感觉还不错）

45.3 IIC知识

（0）IIC支持一主多从，属于半双工，

主机跟从机通信，由直接先发目标从机的地址，目标从机匹配好自己地址后会回复主机一个ACK，然后根据从机定义的读写协议进行通信。

（1）IIC总线在空闲状态SDA和SCL都是高电平；

（2）IIC的起始信号和结束信号；

在使用模拟IIC的时候，按照时序图来就好，延时us级延时，根据原子哥那个延时应该没啥问题。

（3）IIC应答信号

应答信号，是数据传输第8位完成后，第九位需要应答，如果SDA在第九个时钟被拉低，表示发生了应答信号，否则没有应答。

（4）数据时序

传输数据的时候，在时钟跳变的时候，SDA必须保持稳定，否则数据错乱。

（7）IIC主从交互的时候，从机如何判断主机是要写？还是要读呢？

本来以前我没怎么关注这个问题，因为一些外设器件已经设计好了，提供了相关的驱动demo，在用的时候不会深究每一个细节，但当这次用stm32模拟从机的时候，我就遇到了这个问题，因为我要读取从机的数据。

好了，从机如何判断主机要读？还是写?是基于主机发送从机地址的第1位，是高还是低，来判断的！！！如下图所示。

主机写时序：

主机读时序：

结合上面两张图，就可以看到就是从机地址的第1位，是否为0或1来判断的。

注：上述的IIC从机设备的地址只有高7个字节，所以第1位是用来判断，主机到底是要写还是要读的。如果地址是其它位数的，地址的第1位，作用也是一样的功能，就是用来判断是否读写！！

（6）IIC完整的数据时序示例

45.4 STM32F103C8T6 IIC模拟主机代码

IIC头文件代码：

#ifndef __MYIIC_H
#define __MYIIC_H#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"//IO操作函数
#define IIC_SCL    PBout(8) //SCL
#define IIC_SDA    PBout(9) //SDA
#define READ_SDA   PBin(9)  //输入SDA //IIC所有操作函数
void IIC_Init(void);                //初始化IIC的IO口
void IIC_Start(void);               //发送IIC开始信号
void IIC_Stop(void);                //发送IIC停止信号
void IIC_Send_Byte(u8 txd);         //IIC发送一个字节
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节
u8 IIC_Wait_Ack(void);              //IIC等待ACK信号
void IIC_Ack(void);                 //IIC发送ACK信号
void IIC_NAck(void);                //IIC不发送ACK信号void IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
u8 IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);
#endif

IIC源文件代码：

#include "myiic.h"
#include "delay.h"//
//初始化IIC
void IIC_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE); // 使能PB端口时钟 //PB8-SCL  PB9-SDAGPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;   //选择对应的引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   //初始化PC端口GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8);   // 关闭所有LEDGPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_9);   // 关闭所有LED}//IO方向设置
void SDA_IN(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;//PB9-SDAGPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;   //选择对应的引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}void SDA_OUT(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;//PB9-SDAGPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;   //选择对应的引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}//产生IIC起始信号
void IIC_Start(void)
{SDA_OUT();     //sda线输出IIC_SDA=1;       IIC_SCL=1;delay_us(4);IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low delay_us(4);IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}     //产生IIC停止信号
void IIC_Stop(void)
{SDA_OUT();//sda线输出IIC_SCL=1;IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to highdelay_us(4);IIC_SCL=1; IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号delay_us(4);
}//等待应答信号到来
//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;
}//IIC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1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nACKelseIIC_Ack(); //发送ACK   return receive;
}

45.5 STM32F103C8T6 IIC硬件从机代码

说到IIC的从机代码，网上找了挺多的，但好像标准库的比较少，导致要自己翻了较多的博客才搞定，现在共享出来，为了大伙更好的学习吧。

IIC头文件代码：

#ifndef __MYIIC_H
#define __MYIIC_H#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"void I2C1_Init(void);#endif

IIC源文件代码：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include "myiic.h"
#include "delay.h"/*---------IIC1---------------*/
u8 I2C1_ADDRESS = 0x68; //7 位 I2C 地址vu8 I2C_Status = 0;vu8 I2C1_Buffer_Tx[8] = {0};
vu8 I2C1_Buffer_Rx[8] = {0};vu32 Tx_Counter = 0;
vu32 Rx_Counter = 0;
//void I2C1_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStructure;I2C_InitTypeDef  I2C_InitStructure;NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_I2C1,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);I2C_DeInit(I2C1);I2C_InitStructure.I2C_Mode             = I2C_Mode_I2C;I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle     = I2C_DutyCycle_2;I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1    = I2C1_ADDRESS;    //从机地址，一定要设置正确I2C_InitStructure.I2C_Ack          = I2C_Ack_Enable;I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress= I2C_AcknowledgedAddress_7bit;I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed     = 100000;I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel                         = I2C1_EV_IRQn;//事件中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority  = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority          = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd                  = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel                         = I2C1_ER_IRQn;//错误中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority  = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority          = 1;                  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd                    = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);I2C_ITConfig(I2C1, I2C_IT_BUF | I2C_IT_EVT |I2C_IT_ERR, ENABLE);   I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);   /*允许1字节1应答模式*/I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);    }// I2C1 作为从机，用于中断接收从机数据
void I2C1_EV_IRQHandler(void)
{uint8_t ch = 0;switch(I2C_GetLastEvent(I2C1)){// 收到匹配的地址数据case I2C_EVENT_SLAVE_TRANSMITTER_ADDRESS_MATCHED:{I2C_Status = 1;//I2C_GenerateSTOP(I2C1, DISABLE);break;}// 收到一个字节数据case I2C_EVENT_SLAVE_BYTE_RECEIVED:{I2C_Status = 2;//I2C_ClearITPendingBit(I2C1, I2C_IT_RXNE);         ch = I2C_ReceiveData(I2C1);I2C1_Buffer_Rx[2] = ch;break;}case I2C_EVENT_SLAVE_BYTE_TRANSMITTING: //发送数据{I2C_Status = 3;I2C_SendData(I2C1, 0x77);//I2C_ClearITPendingBit(I2C1, I2C_IT_TXE);       break;}//发送数据，要发送，不然锁死，不过 master 没收到case I2C_EVENT_SLAVE_BYTE_TRANSMITTED:{I2C_Status = 4;I2C_SendData(I2C1, 0x66);//I2C_ClearITPendingBit(I2C1, I2C_IT_TXE);         break;}case I2C_EVENT_SLAVE_STOP_DETECTED: //收到结束条件{I2C_Status = 5;//I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);         I2C_Cmd(I2C1, ENABLE); break;}default: break;}}void  I2C1_ER_IRQHandler(void)
{/* Check on I2C1 AF flag and clear it */ if (I2C_GetITStatus(I2C1, I2C_IT_AF)) { I2C_ClearITPendingBit(I2C1, I2C_IT_AF); } /* Check on I2C1 AF flag and clear it */ if (I2C_GetITStatus(I2C1, I2C_IT_BERR))  { I2C_ClearITPendingBit(I2C1, I2C_IT_BERR);}
}

45.6 ma51t12b触摸按键芯片IIC通信实例

本次实验刚好用到这块ma51t12b触摸芯片，这里要吐槽一下他们的datasheet，从机的地址跟文档写的是不一样的，搞的我浪费了一天时间找问题，最后他们联系上厂商，他们发了一个51单片机的IIC读取demo，也不是stm32的，然后一对比，发现地址居然跟文档写的不一样，真的好气啊。

不过现在搞定了就好了，按照下面的时序进行读写操作。

废话不多说，还是上代码把，因为我现在要吃午饭了。

ma51t12b.h 头文件

#ifndef __MA51T12B_H__
#define __MA51T12B_H__#define   MA51T12B_DEVICE_ADDR            0xD0#define     MA51T12B_MID_SENS_VALUE         ((1<<7)|(8<<4)|(1<<3)|(8<<0))/register addr//
#define     MA51T12B_CH1_2_SEN_ADDR         0x02
#define     MA51T12B_CH3_4_SEN_ADDR         0x03
#define     MA51T12B_CH5_6_SEN_ADDR         0x04
#define     MA51T12B_CH7_8_SEN_ADDR         0x05
#define     MA51T12B_CH9_10_SEN_ADDR        0x06
#define     MA51T12B_CH11_12_SEN_ADDR       0x07#define     MA51T12B_INT_MOD_ADDR           0x08
#define     MA51T12B_SYS_CON_ADDR           0x09
#define     MA51T12B_CH1_8_PD_ADDR          0x0C
#define     MA51T12B_CH9_12_PD_ADDR         0x0D#define     MA51T12B_CH1_4_OUT_ADDR         0x10
#define     MA51T12B_CH5_8_OUT_ADDR         0x11
#define     MA51T12B_CH9_12_OUT_ADDR        0x12
///void MA51TXX_WriteOneByte(uint8_t addr, uint8_t nByte);
uint8_t MA51TXX_ReadOneByte(uint8_t addr);void MA51TXX_Init(void);#endif

ma51t12b.c源文件

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "ma51t12b.h"
#include "myiic.h"uint8_t     keyNumValue     = 0xff;
uint8_t     keyASCIIValue   = 'N';
uint8_t     nCnt = 0;void MA51TXX_WriteOneByte(uint8_t addr, uint8_t nByte)
{uint8_t res = 0;//起始信号IIC_Start();//写从机地址IIC_Send_Byte(MA51T12B_DEVICE_ADDR);//等待应答res = IIC_Wait_Ack();if(res ==1){printf("===>falied at (%d) line\r\n",__LINE__);return;}//写寄存器地址IIC_Send_Byte(addr);//等待应答res = IIC_Wait_Ack();if(res ==1){printf("===>falied at (%d) line\r\n",__LINE__);return;}//写数据IIC_Send_Byte(nByte);//等待应答res = IIC_Wait_Ack();if(res ==1){printf("===>falied at (%d) line\r\n",__LINE__);return;}//tIIC_Stop();delay_ms(10);
}uint8_t MA51TXX_ReadOneByte(uint8_t addr)
{uint8_t res = 0x0;//起始信号IIC_Start();//写从机地址IIC_Send_Byte(MA51T12B_DEVICE_ADDR);//等待应答res = IIC_Wait_Ack();if(res ==1){printf("===>falied at (%d) line\r\n",__LINE__);return;}//写寄存器地址IIC_Send_Byte(addr);//等待应答res = IIC_Wait_Ack();if(res ==1){printf("===>falied at (%d) line\r\n",__LINE__);return;}IIC_Stop();delay_us(50);//起始信号IIC_Start();//写从机地址IIC_Send_Byte(MA51T12B_DEVICE_ADDR | 0x01);//等待应答res = IIC_Wait_Ack();if(res ==1){printf("===>falied at (%d) line\r\n",__LINE__);return;}res = IIC_Read_Byte(0);IIC_Stop();delay_ms(10);return res;
}//初始化硬件
void MA51TXX_Init(void)
{   IIC_Init();delay_ms(500);//配置工作模式 0-正常模式 1-低功耗模式MA51TXX_WriteOneByte(MA51T12B_SYS_CON_ADDR,0x03);//配置中断输出-中灵敏度-低灵敏度值MA51TXX_WriteOneByte(MA51T12B_INT_MOD_ADDR,0x10);//设置按键灵敏度MA51TXX_WriteOneByte(MA51T12B_CH1_2_SEN_ADDR,MA51T12B_MID_SENS_VALUE);MA51TXX_WriteOneByte(MA51T12B_CH3_4_SEN_ADDR,MA51T12B_MID_SENS_VALUE);MA51TXX_WriteOneByte(MA51T12B_CH5_6_SEN_ADDR,MA51T12B_MID_SENS_VALUE);MA51TXX_WriteOneByte(MA51T12B_CH7_8_SEN_ADDR,MA51T12B_MID_SENS_VALUE);MA51TXX_WriteOneByte(MA51T12B_CH9_10_SEN_ADDR,MA51T12B_MID_SENS_VALUE);MA51TXX_WriteOneByte(MA51T12B_CH11_12_SEN_ADDR,MA51T12B_MID_SENS_VALUE);//使能1-12按键MA51TXX_WriteOneByte(MA51T12B_CH1_8_PD_ADDR,0x00);MA51TXX_WriteOneByte(MA51T12B_CH9_12_PD_ADDR,0x00);}

好了，到此结束了！通过本次实验，算是较为完整的熟悉了IIC，估计还差时序调节的问题吧。