I2C

I2C简介

I2C是一种两线的协议，一条使SCL，一条是SDA。
他们两个分别承担时钟线和数据线的作用，

时钟线SCL用来保持与主机的同步通信；

数据线SDA用于数据的发送与接收。
SCL的英文是 Slave Clock ，意思是给从机的时钟
SDA的英文是 Slave Data ，意思是给从机的数据

I2C的4种信号与5种速率

4种信号

I2C协议最基础的几种信号：起始、停止、应答和非应答信号。

1、起始信号与停止信号

在一个时间区间内：

先把SDA给拉低电平，再把SCL拉底电平就是起始信号（两个信号原先默认是高电平）；
先把SCL给拉高电平，再把SCL拉高电平就是终止信号；（两个信号原先默认是低电平）

2、发送应答与接收应答

如图所示：

3、发送一个字节

4、接收一个字节

5种速率

I2C协议可以工作在以下5种速率模式下，不同的器件可能支持不同的速率。

标准模式(Standard)：100kbps
快速模式(Fast)：400kbps
快速模式+(Fast-Plus)：1Mbps
高速模式(High-speed)：3.4Mbps
超快模式(Ultra-Fast)：5Mbps（单向传输）

在cubemx中配置f1芯片的时候只有前面两种，标准模式和快速模式。

I2C与多设备通信

一组I2C总线上可以挂载多个设备，如图所示：

当主机要与某一个I2C设备进行通信的时候，因为当前的线上挂载了多个设备，所以此时的信号相当于是以广播的形式发送出去的，所有设备都会接收到这个信号。
但是当前我只想和其中一个设备通信该怎么办呢？为了针对这种情况，于是每个设备都有了一个对应的设备地址（这个设备地址是由厂家设定的，同一种设备的设备地址是一样的。如，有两个AT24C02的芯片，他们的设备地址就是一样的）

我们要与设备进行通信会先发一个起始信号，再发送一个设备地址字节信号，所有的设备都会接收到这串消息，但是只有与自己的设备号对应上了，才能算是开始通信。

对于AT24C02的设备地址信号就是0xA0和0xA1（在A0、A1、A2引脚都拉地的情况下），这两个字节的设备地址的区别就是在与写和读的区别，0xA0是写设备信号，而0xA1是读设备信号。

AT24C02

AT24C02简介

AT24C02是ATMAL公司开发的串行 COMS 型 EEPROM存储类芯片，与他同类型的芯片还有AT24C01A、AT24C04、AT24C08A、AT24C016A，
这些芯片唯一的区别就是存储容量不同，后面是1的就是1Kbit、后面是2的就是2Kbit，以此类推。

芯片引脚介绍

AT24C02有8个引脚：

A0、A1、A2：这三个是设备地址选择引脚
WP：写保护引脚，高低平有效，一般给他拉底电平
SCL：I2C时钟线
SDA：I2C数据线

AT24C02地址选择

对于AT24C02来说，如果把A0、A1、A2都拉到地上，那么器件地址就是0xA0或0xA1，一般来说也是把A0、A1、A2都拉到地上

CubeMX的配置

这里用的芯片是野火的指南者STM32F103VET6

新建工程

1. 打开 STM32CubeMX 软件，点击“新建工程”

2. 选择 MCU 和封装

3.配置时钟

RCC 设置，选择 HSE(外部高速时钟) 为 Crystal/Ceramic Resonator(晶振/陶瓷谐振器)

选择 Clock Configuration，配置系统时钟 SYSCLK 为 72MHz
修改 HCLK 的值为 72 后，输入回车，软件会自动修改所有配置

4. 配置调试模式

非常重要的一步，否则会造成第一次烧录程序后续无法识别调试器
SYS 设置，选择 Debug 为 Serial Wire

5. I2C参数配置

选择I2C1中打开I2C，右边会出现PB7为SDA、PB6为SCL。

这些配置从上到下分别是：

I2C Speed Mode：配置I2C速率，这里有标准模式、快速模式。

I2C Clock Speed(Hz)：这里不用配置，上面，那个Speed Mode配置好了，这里会默认变成对应的速率。

Clock No Stretch Mode：时钟不拉伸，这里选择disabled，意思是选择不拉伸时钟，感觉这里就是为了匹配一些速度慢设备的，而专门搞了一个配置。

Primary Address Length selection：设备地址长度选择，有7位的有10位的，默认7位即可。

后面的其他配置我不懂，但我知道配置默认即可。

6_1. 工程配置1

6_2. 工程配置2

这里要注意，工程名一定不能有中文，并且路径下也一定不能有中文

7生成工程

代码部分

AT24C02.h

#ifndef __AT24C02_H_
#define __AT24C02_H_#include "i2c.h"//修改对应的I2C句柄
#define AT24C02_I2C hi2c1void EEPOM_Clear_Single(uint16_t i);                       //使第i个字节的值归0
void EEPOM_Empty(void);                                                 //使清空EEPOM内存
void Wrinte_EEPOM(uint16_t i, uint8_t data);        //在第i个字节的位置写入SIZE__大小的data
uint8_t Read_EEPOM(uint16_t i);                                 //读取第个字节的数据#endif

AT24C02.c

#include "stdarg.h"
#include "AT24C02.h"#define ADDR_24LCxx_Write 0xA0
#define ADDR_24LCxx_Read 0xA1#define AT24C02_NUM_Byte 256   //AT24C02的大小/*清除单个位置的数据*/
void EEPOM_Clear_Single(uint16_t i)
{uint8_t clear__ = 0;HAL_I2C_Mem_Write(&AT24C02_I2C, ADDR_24LCxx_Write, i, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &clear__, 1, 1000);
}/*清除全部数据*/
void EEPOM_Empty(void)
{uint8_t clear__ = 0;for(uint16_t i=0; i<256; i++){EEPOM_Clear_Single(i);}
}void Wrinte_EEPOM(uint16_t i, uint8_t data)
{/* wrinte date to EEPROM */HAL_I2C_Mem_Write(&AT24C02_I2C, ADDR_24LCxx_Write, i, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &data, 1, 1000);
}uint8_t Read_EEPOM(uint16_t i)
{uint8_t data;/* read date from EEPROM */HAL_I2C_Mem_Read(&AT24C02_I2C, ADDR_24LCxx_Read, i, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &data, 1, 1000);return data;
}

Login.h

#ifndef LOGIN__H___
#define LOGIN__H___#include "usart.h"/*修改对应串口句柄*/
#define     PASS_UART_HAND          huart1
#define     PASS_UART                   USART1/*****密码长度选择*****/
typedef enum{PASS_LENGTH_4  = 4,PASS_LENGTH_5  = 5,PASS_LENGTH_6  = 6,PASS_LENGTH_7  = 7,PASS_LENGTH_8  = 8,
}PASSWORD_LENGTH;/*****AT中分给密码区的空间*****/
typedef enum{AT_DOWN_PA_RE = 0,//密码下限区AT_UP___PA_RE = 7,//密码上限区AT_PASS__SIZE = 8
}PASSWORD_REGION;/*****密码类型*****/
typedef enum{LOGGED_NOT     = 0,//未登入LOGGING_IN        = 1,//登入中
}LOGIN_STATUS;/*****密码选择确认或者撤销*****/
typedef enum{PASS_REVOKE  = 11,        //撤销PASS_CONFIRM = 12,     //确认PASS_EMPTY   = 13,     //清空
}PASS_YES_OR_NO;/*****登入后其他操作*****/
typedef enum{CHANGE_PASS    = 14,      //修改密码RESET_PASS    = 15,      //重置密码EXIT_LOGIN    = 16       //退出登入
}LOGIN_IN_OPERATION;/*密码设定长度*/
#define     PASSLEN     PASS_LENGTH_4/*****密码句柄*****/
typedef struct Pass_Hand{uint8_t Login_Status;                                              //登入状态，取值在LOGIN_STATUS中uint8_t * Password_Buf;                                           //密码缓冲区uint8_t a_Password_Buf;                                          //密码中转站uint8_t  Password_Buf_Cnt;                                       //密码缓存计数ErrorStatus (*Init_PossWord)(void);                 //初始化函数ErrorStatus (*Reset_PossWord)(void);             //复位清除原来的密码，并重新初始化密码ErrorStatus (*Revise_PossWord)(uint8_t*);        //修改密码，用新的密码替换原来的密码ErrorStatus (*Match_PossWord)(uint8_t*);      //密码匹配，拿用户输入的密码和设定的密码进行匹配//  struct Pass_Hand* yxypass;
}Password_hand;extern Password_hand yxypassword;        //句柄/*函数区*//*输入密码提示*/
void Password_Promot(void);/****未登入回调函数****/
/*未登入：
--  撤销密码
--  确认密码
--  清空密码
--  其他：--    判断密码是否超值：--  超值，舍弃--  没超值，输入一位密码
*/
void Not_Login_in(void);/****已登入回调函数****/
/*已登入：
--  退出登入
--  确认密码
--  清空密码
--  其他：--    判断密码是否超值：--  超值，舍弃--  没超值，输入一位密码
*/
void Login_in(void);#endif  /*LOGIN__H___*/

Login.c

#include "AT24C02.h"
#include "Login.h"#include "redirect.h"                                                     //试着删#define D_MS_Len   2/*内部函数声明区*/
static ErrorStatus Password_Init(void);
static ErrorStatus Password_Reset(void);
static ErrorStatus Password_Revise(uint8_t* User_Pass);
static ErrorStatus Password_Match(uint8_t* User_Input_Pass);static uint8_t PasswordBuf[PASS_LENGTH_8] = {0};   //密码缓冲区，按最大密码量来设置大小/*密码延时*/
#define Pass_Delay_Ms yxy_delay_msPassword_hand yxypassword = {LOGGED_NOT,         //登入状态（未登入）PasswordBuf,       //密码缓存区0,                           //密码中转站0,                           //密码计数Password_Init,        //初始化密码函数Password_Reset,        //重置密码函数Password_Revise,    //修改密码Password_Match        //密码匹配
};/*AT24C02中的密码区（个人设定）：0~7字节的位置
*/
void yxy_delay_us(uint32_t us)
{SysTick->CTRL =0;  SysTick->LOAD =72*us-1;SysTick->VAL =0; SysTick->CTRL =5;   while((SysTick->CTRL & 0x10000) == 0);SysTick->CTRL =0;
}void yxy_delay_ms(uint32_t ms)
{while(ms--){SysTick->CTRL =0;  SysTick->LOAD =72000-1;SysTick->VAL =0; SysTick->CTRL =5;   while((SysTick->CTRL & 0x10000) == 0);}SysTick->CTRL =0;
}/****初始密码****/
/*初始一个默认密码：1234……
*/
/*(SUCCESS)0 是重置成功的(ERROR  )1 是重置失败的
*/
static ErrorStatus Password_Init(void)
{/*默认密码*/uint8_t DefaultPassword[PASSLEN] = {1,1,1,1};/*在密码区中对密码初始化*/for(uint8_t i=AT_DOWN_PA_RE; i<AT_UP___PA_RE; i++){if(i>=PASSLEN)   //判断当前数值是否超过密码设定值{break;}Wrinte_EEPOM(i, DefaultPassword[i]);       //写入默认密码Pass_Delay_Ms(D_MS_Len);if(Read_EEPOM(i) != DefaultPassword[i])    //判断是否清除成功{return ERROR;}Pass_Delay_Ms(D_MS_Len);}return SUCCESS;
}/****密码重置****/
/*(SUCCESS)0 是重置成功的(ERROR  )1 是重置失败的
*/
static ErrorStatus Password_Reset(void)
{/*在密码区中对密码重置*/for(uint8_t i=AT_DOWN_PA_RE; i<AT_UP___PA_RE; i++){if(i>=PASSLEN)  //判断密码是否超过密码设定值{break;}Wrinte_EEPOM(i, 0);          //把使用密码区的密码清零Pass_Delay_Ms(D_MS_Len);if(Read_EEPOM(i) != 0)    //判断是否清除成功{return ERROR;}Pass_Delay_Ms(D_MS_Len);}Password_Init();  //复位后初始化密码return SUCCESS;
}/****修改密码****/
/*(SUCCESS)0 是重置成功的(ERROR  )1 是重置失败的
*/
static ErrorStatus Password_Revise(uint8_t* User_Pass)
{/*在密码区中修改密码*/for(uint8_t i=AT_DOWN_PA_RE; i<AT_UP___PA_RE; i++){if(i>=PASSLEN)   //判断密码是否超过密码设定值{break;}Wrinte_EEPOM(i, User_Pass[i]);//在EEPOM中写入密码Pass_Delay_Ms(D_MS_Len);if(Read_EEPOM(i) != User_Pass[i])    //不等于就直接退出{return ERROR;}Pass_Delay_Ms(D_MS_Len);}return SUCCESS;
}/****匹配密码****/
/*(SUCCESS)0 是重置成功的(ERROR  )1 是重置失败的
*/
static ErrorStatus Password_Match(uint8_t* User_Input_Pass)
{/*在密码区中匹配密码*/for(uint8_t i=AT_DOWN_PA_RE; i<AT_UP___PA_RE; i++){if(i>=PASSLEN)   //判断密码是否超过密码设定值{break;}if(User_Input_Pass[i] != Read_EEPOM(i))//密码一个一个比较{return ERROR;}}return SUCCESS;
}void Password_Input_sigle(void)
{}/****密码提示****/
void Password_Promot(void)                                                      //试着删
{printf("请输入密码：\r\n");
}/****未登入回调函数****/
/*未登入：
--  撤销密码
--  确认密码
--  其他：--    判断密码是否超值：--  超值，舍弃--  没超值，输入一位密码
*/
void Not_Login_in(void)
{switch(yxypassword.a_Password_Buf){case PASS_REVOKE:       //撤销输入一位if(yxypassword.Password_Buf_Cnt > 0) //减少计数后直接退出{printf("清除1位\r\n");                                                       //试着删yxypassword.Password_Buf_Cnt--;}break;case PASS_CONFIRM:   //确认密码printf("12的进入\r\n");                                                        //试着删if(yxypassword.Password_Buf_Cnt == PASSLEN)  //判断是否密码输入完{if(yxypassword.Match_PossWord(yxypassword.Password_Buf) == SUCCESS)   //判断是否匹配正确{yxypassword.Login_Status = LOGGING_IN;      //登入成功，进入已登入状态yxypassword.Password_Buf_Cnt=0;                       //登入成功，清零计数位printf("登入成功\r\n");                                                        //试着删break;}}printf("登入失败\r\n");                                                      //试着删break;case PASS_EMPTY: //清空输入密码printf("清空\r\n");                                                     //试着删yxypassword.Password_Buf_Cnt = 0; //清空输入计数break;default:if(yxypassword.Password_Buf_Cnt >= PASSLEN)       //判断是否密码输入超值，超值丢弃，不超存入{printf("超值舍弃\r\n");                                                      //试着删}else{//把中转站的值赋给缓冲区yxypassword.Password_Buf[yxypassword.Password_Buf_Cnt] = yxypassword.a_Password_Buf;yxypassword.Password_Buf_Cnt++;  //密码数量加1}break;}
}/****已登入回调函数****/
/*已登入：
--  退出登入
--  确认密码
--  其他：--    判断密码是否超值：--  超值  ，舍弃--    没超值，输入一位密码
*/void Login_in(void)
{static uint8_t Change_Flag = 0;switch(yxypassword.a_Password_Buf){case CHANGE_PASS:   //修改密码printf("开始修改密码\r\n");                                                       //试着删Change_Flag=1;    //修改密码标志位break;case RESET_PASS: //复位密码if(yxypassword.Reset_PossWord() == SUCCESS){printf("复位成功\r\n");                                                       //试着删}else{printf("复位失败r\n");                                                     //试着删}break;case EXIT_LOGIN:    //退出登入  yxypassword.Login_Status = 0;printf("退出成功\r\n");                                                     //试着删break;default:if(Change_Flag == 1)//判断修改密码标志位{//              printf("进入修改密码界面\r\n");                                                       //试着删switch(yxypassword.a_Password_Buf){case PASS_REVOKE:       //撤销输入一位if(yxypassword.Password_Buf_Cnt > 0) //减少计数后直接退出{printf("清除1位\r\n");yxypassword.Password_Buf_Cnt--;}break;case PASS_CONFIRM:   //确认修改密码if(yxypassword.Password_Buf_Cnt == PASSLEN)   //判断是否密码输入完{printf("满值的确认修改\r\n");                                                        //试着删if(yxypassword.Revise_PossWord(yxypassword.Password_Buf) == SUCCESS) //判断修改密码是否成功{yxypassword.Login_Status = LOGGING_IN;        //修改成功，进入已登入状态yxypassword.Password_Buf_Cnt=0;                       //修改成功，清零计数位printf("修改成功\r\n");                                                        //试着删break;}}printf("修改失败\r\n");                                                      //试着删break;case PASS_EMPTY: //清空输入修改printf("清空\r\n");                                                         //试着删yxypassword.Password_Buf_Cnt = 0; //清空输入计数break;default:if(yxypassword.Password_Buf_Cnt >= PASSLEN)       //判断是否密码输入超值，超值丢弃，不超存入{printf("超值舍弃\r\n");                                                      //试着删}else{//把中转站的值赋给缓冲区yxypassword.Password_Buf[yxypassword.Password_Buf_Cnt] = yxypassword.a_Password_Buf;yxypassword.Password_Buf_Cnt++;  //密码数量加1}break;}}break;}
}void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{static uint8_t cnt=0;                                                     //试着删// printf("cnt%d: %d\r\n", cnt, yxypassword.a_Password_Buf);//试着删if(huart->Instance == PASS_UART){if((cnt%2==1))                                                      //试着删{goto yyy;}if(yxypassword.a_Password_Buf>=16)                                                      //试着删{yxypassword.a_Password_Buf -= 6;}switch(yxypassword.Login_Status){case LOGGED_NOT:       //未登入状态Not_Login_in();      //未登入函数break;case LOGGING_IN:       //登入状态Login_in();break;default:break;}//HAL_UART_Transmit(&PASS_UART_HAND, &yxypassword.Password_Buf[yxypassword.Password_Buf_Cnt-1], 1, 10);   //阻塞发送printf("键入：%d\r\n", yxypassword.a_Password_Buf);                                                     //试着删yyy:                                                       //试着删HAL_UART_Receive_IT(&PASS_UART_HAND, &(yxypassword.a_Password_Buf), 1);        //再次开启接收中断cnt++;                                                      //试着删}
}

main.c

头文件包含

主函数代码试用

效果图

修改密码重新登入

框起来的是一个输入，打印出来的

7 参考资料

STM32CubeMX学习笔记（9）——I2C接口使用(读写EEPROM AT24C02).

AT24C02 Datasheet.

一文看懂I2C协议.

I2C通信协议介绍.

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