stm32模擬iic——引腳配置、代碼

我的工程里要用到iic總線擴展rom，stm32是有硬件iic的，但是，網上有很多人說這個硬件iic有漏洞，甚至於有bug。http://bbs.21ic.com/icview-184741-1-1.html http://blog.gkong.com/more.asp?name=zjcsharp&id=112878。《例說stm32》的表述是：“非常復雜，不太好用”。那么我判斷這個硬件iic可能確實有不足，因此選擇直接用軟件模擬出iic。

在做的過程中，遇到幾個問題，記錄下來。

1、引腳的模式與配置

iic的兩個引腳SDA與SCL都要求既能輸出又能輸入。這對stm32來說問題不大，由參考手冊給出的圖來看，引腳是始終連着IDR寄存器的，另外“輸出配置”一節還特意講到，“在開漏模式時，對輸入數據寄存器的讀訪問可得到I/O狀態”。所以，模式的問題很好解決。

SDA線是由不同的器件分時控制的，這就造成一個問題：當一個器件主動置高或者置低時，若另一個器件若發出相反的電平，會短路。

這就決定將引腳配置成推挽，有很多麻煩事。alientek就是這么做的，他在主機（單片機）控制SDA線時，將其SDA引腳配置成推挽輸出；從機（EEPROM）控制SDA線時，將單片機的引腳配置成上拉/下拉輸入，用頻繁的配置切換來避免這個問題。

我覺得這么做太麻煩，stm32有一個開漏的配置，它與推挽有點像，但也不完全一樣，手冊里這么說：

開漏模式：輸出寄存器上的’0’激活N-MOS，而輸出寄存器上的’1’將端口置於高阻狀態(P-MOS從不被激活)。
推挽模式：輸出寄存器上的’0’激活N-MOS，而輸出寄存器上的’1’將激活P-MOS。

這樣一來，問題就很好解決了：當單片機的SDA引腳置低時，SDA線被拉低，當單片機的SDA引腳置高時，實際上引腳是浮空的，SDA線通過上拉電阻被VCC拉高（iic的兩條線都要通過上拉電阻接到VCC，典型接法），這樣就不會出現短路的狀況。很巧妙。

2、邏輯與時序

邏輯與時序的問題iic相關手冊，尤其是EEPROM的手冊上都有詳細的介紹，這里主要從編程的角度來討論這個問題。

先附上代碼：

void IicStart()
{

	SDA_H;
	SCL_H;
	delay_us(5);
	SDA_L;
	delay_us(5);
	SCL_L;			  //­

	delay_us(2);	  //
	SDA_H;
	delay_us(2);
}

void IicStop()
{
	SDA_L;
	SCL_L;
	delay_us(2);

	SCL_H;
	delay_us(2);
	SDA_H;			  //
	delay_us(2);
	SCL_L;			   
	
	delay_us(2);		//
}
void IicAck()  //
{
	SCL_L;
	SDA_L;
	delay_us(5);

	SCL_H;
	delay_us(5);   //
	SCL_L;

	delay_us(2);
	SDA_H;
	delay_us(2);
}

void IicNack()  //
{
	SCL_L;
	SDA_H;
	delay_us(5);

	SCL_H;
	delay_us(5);   //
	SCL_L;

	delay_us(2);
	SDA_H;
	delay_us(2);
}
void IicWaiteAck()
{	
	SCL_L;
	SDA_H;
	delay_us(5);

	SCL_H;
	delay_us(5);
	SCL_L;

	delay_us(2);
}
void IicSendByte(u8 temp)
{
	u8 i;

	for(i=0;i<8;i++)
	{
		SCL_L;
		delay_us(5);
		if(temp&0x80)           //MSB在前
  			SDA_H;
		else
			SDA_L;
		SCL_H;
		delay_us(5);
		SCL_L;
		temp<<=1;
	}
	
	delay_us(2);
	SDA_H;
	delay_us(2);
		
}

u8 IicReceiveByte()
{
	u8 i,temp=0;

	delay_us(2);
	SDA_H;      			//
	delay_us(2);           

	for(i=0;i<8;i++)
	{
		temp<<=1;
		SCL_L;
		delay_us(5);
		SCL_H;
		delay_us(2);

		if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_7))
			temp=temp|0x01;
		else
			temp=temp&0xFE;	
	}

	SCL_L;
	delay_us(2);
	return temp;	
}

發送8個字節：

	IicStart();
	IicSendByte(0xA0);            //尋址，發送寫命令
   	IicWaiteAck();
	IicSendByte(0x00);		   //字節地址，24LC02里首先寫入的是指針，指向0x00字節單元
	IicWaiteAck();
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		IicSendByte(0xa0+i);			//寫完了指針就是按指針的指向寫數據
		IicWaiteAck();
	}
	IicStop();
	delay_ms(4);

接收字節：

	IicStart();
	IicSendByte(0xA0);        //尋址，發送寫命令（先要寫指針）          
	IicWaiteAck();
	IicSendByte(0x00);       //寫指針
	IicWaiteAck();
	IicStart();		//再次發出起始條件		 
	IicSendByte(0xA1);	//這次是尋址和讀命令
	for(i=0;i<2;i++）        //24LC會根據寫好的指針，將相應數據發送在SDA上
	{
		IicAck();
		*((u8 *)(&lxj)+i)=IicReceiveByte();
	}
	IicNack();
	IicStop();

 

在發送START,ACK,NACK,STOP,發送一個字節時，以及接收ACK，接收字節時，每個函數返回，都保證SCL為低，即一個信號位結束；並且SDA為高（浮空），以保證SDA線可以被其他器件控制。

另外還要注意電平高低之間要有適當的延時。我這里微秒級的延時是為了產生有效的iic信號，這些延時是我隨意加進去的，可以用，但不知道能不能減少一點；毫秒級的延時是為了等待24LC02將數據從緩沖區寫入ROM，這個時間與寫入的字節數無關，至少要3ms，否則出錯。

24LC02每次最多寫入8個字節，讀出沒有限制。

3、EEPROM的頁

24LC02有頁的概念，在寫時，先寫入緩沖區，緩沖區大小是一頁（8字節，64位），在頁寫時，先寫入緩沖區，待總線上出現STOP信號時，將緩沖區寫到相應的ROM中。這就要求：不能跨頁寫。以下是網上摘錄的一點，我覺得自己對這個東西的理解還不全面，網上的資料不多。

“AT24CXX系列的EEPROM為了提高寫效率，提供了頁寫功能，內部有個一頁大小的寫緩沖RAM，地址范圍當然就是從00到一頁大小，發生寫操作時，開始送入的地址對應的頁被選中，並將其內容映像到緩沖RAM，數據從低端地址對應的緩沖RAM地址開始修改，超過這個地址范圍就回到00，寫完后，就會把開始確定的EEPROM頁擦除，再把一整頁RAM數據寫入。所有寫數據都發生在開始寫地址時確定的頁上。
如頁容量為128，一頁都是從00開始按128字節分成一個個的頁，0頁就是0~7F，1頁就是80~FF，類推，邊界就是128字節的整數倍地址。頁RAM的地址范圍為7位00~7F，寫入時高端地址就是頁號。發生寫操作，開始送入的地址對應的頁被鎖存，后續不論寫多少，都在這個頁中，只是一個頁內的地址進行加一，超過就歸零開始。從F0開始寫32個字節，那么開始送入的地址為F0，就會鎖定在1號頁（第2個頁）上，底端7位頁內部地址開始從70H開始寫，到達7F時回到00再到10H，也就是寫在了F0~FF，80~8F。也就是，從01開始寫也只能到7F，再往80寫就跑到00上去了，這就是寫操作的翻卷，datasheet上都有說明。就是從邊界前寫兩個字節也要分兩次寫。頁是絕對的，按整頁大小排列，不是從開始寫入的地址開始算。
讀沒有頁的問題，可以從任意地址開始讀取任意大小數據，只是超過整個存儲器容量時地址才回卷。但一次性訪問的數據長度也不要太大。
所以分頁的存儲器要做好存儲器管理，盡量同時讀寫的數據放在一個頁上。
”

4、其他

在我這個項目里，iic是不常用的，當電網發生故障時，才做記錄。所以，引腳無需長期配置在開漏輸出，根據st的官方推薦，在不使用iic時，將引腳配置成浮空輸入。