STM32 I2C总线通信与SPI总线通信专题讲解.docx

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1、STM32I2C总线通信与SPI总线通信专题讲解总线介绍：I2C（Inter-IntegratedCirCUit）总线（也称IIC或I2C）是由巴而PS痈开发的两线式串行总线（单双工），甬1连接微控制器及其外围设备,在这两根线上可以挂很多设备，同一时刻只能有一个节点处于主机模式，其他节点处于从机模式，总线上数据的传送都由主机发起。I2C总线没有片选信号线,所以需要通过协议来找到对应操作的芯片。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接旦线少，控制方式简单，期间封装形式少，通信速率高等优点。总线特征：1两条总线线路：一条串行数据2A,一条串行班线SC1（主从设

2、备使用同一时钟，属于同步通信）来完成数据的传输及外围器件的扩展2.12C总线上的每一个设备都可以作为主设备或者从设备，而且每一个设备都会对应一个唯一的地址，通常是7位，有时候是10位3.I2C总线数据传输速率在标准模式下可达100kbits,快速模式下可达400kbits,高速模式下可达3.4Mbit/s。在开发配置的时候，最好检查从设备的传输速率从而对主设备（一般是蚂P进行相应的配置。一般通过I2C总线接口可编程时钟来实现传输速率的调整，同时也跟所接的上拉里圈的阻值有关。4.I2C总线上的主设备与从设备之间以字节（8位）为单位进行单双工的数据传输。拓扑结构一一总线型I2C总线在物理连接上分别

3、由SDA（串行数据线）和SC1（串行时钟线）及上拉电阻组成，Se1由主机发出，SC1越快，通讯速率越快。通信原理是通过对SC1和SDA线高低电平时序的控制来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递。在总线空闲状态时，这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高，保持着高电平。I2C总线协议1I2C协议规定：总线上数据的传输必须以一个起始信号作为开始条件，以一个结束信号作为传输的停止条件。起始和结束信号总是由主设备产生。2 .空闲状态：SC1和SDA都保持着高电平。3 .起始信号：当SC1为高电平而SDA由高到低的跳变，表示产生一个起始条件，所有的从设备都能感受到这个跳变，做好准备等待被选择。4 .

4、结束信号：当SC1为高而SDA由低到高的跳变，表示产生一个停止条件5 .数据传输：数据传输以字节为单位，主设备在SC1线上产生每个时钟脉冲的过程中将在SDA线上传输一个数据位，数据在时钟的高电平被采样这时候采集到是1就是1,是O就是O,所以在传输数据时，当时钟处于高电平时一定要保持稳定，时钟处于低电平时可以变换数据。（高电平采样，低电平变换）一个字节按数据位从高位到低位的顺序进行传输。主设备在传输有效数据之前要先指定从设备的地址，一般为7位，然后再发生数据传输的方向位，O表示主设备向从设备写数据，1表示主设备向从设备读数据。主从设备以字节为单位（8位）进行数据传输，开始传输数据时把从设备地址加

5、上方向位组成一个8位的字节进行发送并接收一个应答。6 .应答信号：接收数据的器件在接收到8bit数据后，向发送数据的器件发出低电平的应答信号，表示已收到数据。这个信号可以是主控器件发出，也可以是从动器件发出。总之，由接收数据的器件发出。a.主设备向从设备写数据:b.主设备读从设备的数据:c.主设备读从设备的某个蜜在盗：读设备的寄存器首先应该对该设备发送写命令，很多设备都可以看成是一段内存，所以写命令写给从设备，指明要读取哪个地址（寄存器）的数据，接下来才是真正的读数据。不同的从设备是由区别的，在驱动I2C从设备时应当查明设备的时序图，又怎样的要求，不同的时序对应了不同的命令。 STM32F4-

6、12C控制器特性软件模拟I2C时序:由于直接控制GP1O引脚电平产生通讯时序时，需要由CPU控制每个时刻的引脚状态，所以称之为“软件模拟协议”方式。我们知道，驱动I2C设备只需要两根管脚，即使单柱机上没有I2C控制器，根据协议控制每根管脚每一时刻的电平状态，一根模拟数据线，一根模拟时钟线，就可以驱动从设备，相对而言效率低，但是可以实现控制驱动。STM32内部具备专门的I2C控制器，使用时只需对其进行相应的配置即可。硬件控制产生I2C时序:STM32的I2C片上外设专门负责实现I2C通讯协议，只要配置好该外设，它就会自动根据协议要求产生通讯信号，收发数据并缓存起来，CPU只要检测该外设的状态和访

7、问数据寄存器，就能完成数据收发。这种由硬件外设处理I2C协议的方式减轻了CPU的工作，且使软件设计更加简单。控制器功能：配置主从模式(一般都把STM32当作主机使用，作为从机时应当对其赋一个地址)，通过配置其内部的寄存器产生一些中断和错误信号，配置通信速率位标准模式、快速模式、超快速模式等STM32芯片有3组I2C外设，可以同时进行3组I2C传输。它们的I2C通讯信号引出到不同的GPIO引脚上，使用时必须配置到这些指定的引脚。 EEPROM(AT24CXX)存储芯片介绍一个典型的I2C接口的从设备，专门用于存储数据的芯片。EEPROM(E1ectrica11yErasab1eProgramma

8、b1ereadon1ymemory),带电可擦可编程只读存储器，一种掉电后数据示亲失的存标恐片。EEPR加可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。EEPROM常用来存储一些配置信息，以便系统重新上电的时候加载之，容量不会很高。EEPOM芯片最常用的通讯方式就是I2C协议。XX表示容量，常用值为01、02、04、16、32、64等，单位Kbit。一般的存储芯片都具有写保护功能，对WP管脚加一个高电平就开启了写保护功能，就无法往芯片内写数据了。在开发中通常将该管脚接地，确保能够写数据典型24CXX芯片引脚如下：例：24C65的设备地址为7位，高4位恒定为IO10,低3位取决于A0-A2的电

9、平状态，般主机在读写24CXX都是把设备地址连同读写位组合成一个字节一起发送。24C65的电气连线如下，根据电气连线可知，A0-A2均接地，因此读地址为IO1O0001,即OxA1;写地址为IO1OOO00,EPOxAO,且WP接地，用户随时可向芯片内部写入数据。24C65写时序：首先发送一个起始信号，接着发送从设备地址以及方向位，收到应答后，向从设备发送要写的存储区域的首地址，24C65的存储地址是16位，先发送高8位，收到应答后再发送低8位，再次收到应答后开始写数据。64Kbit大小位8K字节，需要13位即可表示，所以高3位固定定为0,如下图。这里是BYTEWRITE,一次写一个字节，此芯

10、片还支持PAGEwRITE,一次写一页，也就是8个字节，如果想写更多，可设置一个for循环实现。24C65读时序与写时序基本相同，只不过在读之前要发送再发送重复开始位进行读操作。 I2C读写EEPROM实例由电气原理图可知SC1和SDA分别接入了PB6和PB7管脚，读地址为10100001,即OxA1写地址为Io1OoO00,即OXAO步骤：1 .配置RCC2 .配置PB6和PB7管脚3 .配置I2C协议参数4 .编写代码/mian.cinc1ude,main.h，z#inc1udez，stm32f4xx_ha1.h,zftinc1ude,i2c.h，z#inc1ude,usart.h，z#i

11、nc1udezzgpio.hdefineReadAddrOxA1ftdefineWriteAddrOxAOuint8_twbuf20=z/EEPR0MTESTOK!”；Uint8tRbuf(20=0;/*24C65写数据函数*/voidEepromJVrite(uint16_tMemAddr,uint8_t*Wbuf,uint16_tIen)whi1e(1en-)I2C_MEMADD_SIZE_16BIT表示存储单元大小默S为两个蓊数，分别是I2C_MEMADD_SIZE6BIT和I2C_MEMADD_SIZE_8BIT由于24C65的存储地址是16位的所以我们选择I2C_MEMADD_SIZ

12、E_16BIT/1表示一次写一个季节whiIe(H1-I2CMemWrite(&hi2c1,WriteAddr,MemAddr,I2C_MEMADD_SIZE_16BIT,Wbuf,1,100)!=HA1_OK);MemAddr+;Wbuf+;)/*24C65读数据函数*/voidEepromRead(uint16tMemddr,uint8_t*Rbuf,uint16tIen)可以连续读，所以无需循环whiIe(H1I2CMemRead(&hi2c1,ReadAddr,MemAddr,I2C_MEMADD_SIZE_16BIT,Rbuf,1en,100)!=HA1_OK);intmian()M

13、X_GPIO_Init()；MX_I2C1_Init()；MXUSART1UARTInito；printf(,thisisi2ceepromtestnz,)；EepromJVrite(0zwbufzsizeof(Wbuf)；HA1De1ay(500)；EepromRead(0,Rbuf,sizeof(Rbuf)；printf(,RED:%snz,Rbuf)；whi1e()STM32SPI总线通信专题讲解SPI接口是MOtOrOIa首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式(MasterS1ave)架构；支持多s1ave模式应用，一般仅支持单MaStero时钟由MaSter控制，在时钟移

14、位脉冲下，数据按位传输，是高位在前还是低位在前是可以配置的，配置时根据从设备的通信进行相应配置，一般是高位在前，低位在后(MSBfirst)oSP1接口有2根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。SPI总线被广泛地使用在F1ASH、DC1CD等设备与MCU间，要求通讯速率较高的场合。SP1接口共有4根信号线，分别是：设备选择线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。(1) M0SI：主器件数据输出，从器件数据输入，连接从机的MOSI,与串口不同，串口需要反着连接(RXTx)(2) MISO：主器件数据输入，从器件数据输出，连接从机的MISo(3) SC1K:时钟

15、信号，由主器件产生(4) /SS：从器件使能信号，由主器件控制(片选)，一般情况下为地电平选中设备，高电平释放设备。SPI总线协议1数据交换逻辑：主机和从机都包含一个串行移位寄存器，主机通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节发起一次传输。寄存器通过MOS1信号线将字节传送给从机，从机也将自己的移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给主机。这样两个移位寄存器中的内容就被交换了。从机的写操作和读操作时同步完成的，因此SP1成为一个很有效的协议。如果主机只想写不想读，只需把数据放在数据寄存器，SP1控制器会自动传给外设，同时忽略掉外设传过来的数据即可；如果主机只想读不想写，主机写给外设一个空字符或者随便写一个数据，外设就会把数据传过来，不管是只读还是只写，主机与外设的读和写都h会发生且同时进行。2 .起始信号：NSS信号线由高变低，是SP1通讯的起始信号。3 .结束信号：NSS信号由低变高，是SP1通讯的停止信号。4 .数据传输：SPI使用MOSI及MISO信号线来传输数据，使用SCK信号线进行数据同步。MOS1及M1SO数据线在SCK的每个时钟周期传输一位数据，按位传输，且数据输入输出是同时进行