$ ]8 d- `5 H' d
, o3 t0 A2 O( ]" ~  O* UNUCLEO-L476RG到手一段时间了，今天来测试一下硬件I2C的操作，听说很多BUG，试一试看如何。
% c4 N* l+ w9 D- b
准备用I2C来访问AT24C02 EEPROM，将数据写入到EEPROM中，然后再读取出来，验证读写操作的正确性。

硬件平台如下
2 l4 O2 p7 X, A" }0 a& [% B

NUCLEO-L476RG
6 k8 K5 W0 Q7 n) p) O/ I


- m- N6 {5 o/ R" P" x" M/ n前段时间FSL的KL02Z套装，上面的MINIDOCK扩展板上恰好有AT24C02，所以借过来用一下，FSL不要生气啊
5 m" i* }( k. H0 H+ M

6 C% H  _! Y, S
# `# g/ X/ y4 Q( C, u/ m3 D( _0 ?0 i) E标准的ARDUINO接口，放到哪都行。合体照。


) |7 ^4 ^5 F/ \
7 w3 m9 ?4 q/ `- o6 c1 j; o6 [2 V硬件连接及原理图

MINI DOCI上的AT24C02连接
; B) V- [+ X5 B
) N' v9 w0 h! L' e& V

! V! s' E, |/ a' ]' O. pARDUINO接口：SCL及SDA

7 Q0 U9 D/ p* e
. `* Z* \& r" ?  g& I: M7 G
  H+ Q4 _. d3 Z) G4 x+ ENUCLEO-L476RG上对应的接口

5 T* a& r* g$ m( c1 a

5 \, o. _6 i0 {' E0 v
写程序之前，要了解硬件的基本特性，首先是STM32L476RG上I2C接口支持的特性；其次是AT24C02的特性。

STM32L476RG的I2C功能框图如下

) l" V/ `" m/ C3 L

  h# x0 ?- N4 C/ H! G- ~值得一提的是，L4的I2C有自己独立的内核时钟，可以在SYSCLK、PCLK及HSI中任选一种做为I2C的内核时钟。另外L4的I2C支持三种不同的通信速率：100KHZ, 400KHZ，1MHZ。由于AT24C02只支持最高400KHZ，所以这里就选择400KHZ做为内核时钟。
7 Z* C0 I5 w6 }3 e$ T
创建I2C测试工程，建立过程略。几点要注意的地方。

首先，本例程中使用的是I2C1，对应的SCL及SDA引脚为PB8及PB9，时钟配置后SYSCLK为80MHZ。
! Q! g9 K9 @' J; ~( a8 ]6 ^. [9 q
* L; U% }1 f2 M7 @; M/ d  YI2C硬件配置参数如图
, t5 ^0 o' F3 {% v
; H% X6 M$ V5 V( Y7 S- A8 v" c

速度有三种可选：标准，快速，快速加。另外针对不同的特定应用，可以选择设置上升和下降沿的时间，以纳秒为单位，范围为0-120纳秒之间。注意这个TIMING参数，是灰色的，CUBEMX自动计算并设置该值，不像以前的F0和F3系列，需要一个专门的工具来设置TIMING的值，够麻烦的。
: Y0 G3 n7 B! W5 F* G! O6 Q+ p0 j5 D
下面是使用HAL库与EEPROM通信的主要代码。

1. /* USER CODE BEGIN PV */
   . w7 C" j9 ]  f8 K: t$ P6 D
2. /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
   
3. #define EEPROM_ADDRESS        0xA0
   3 o$ q3 B/ |3 l; k2 R
4. #define EEPROM_PAGESIZE        0x11
   
5. #define EEPROM_TIMEOUT        1000
   8 y) w# C. Y/ P6 z, `
6. 
   + ~4 A1 i. I/ s' n( o/ g! ^. s
7. extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
   
8. 
   # w( i3 G# T+ O$ F
9. char msg[] = "This is a test!\r\n";
   
10. 
    % Y- F$ Y6 m" _
11. char buf[40];
    
12. 
    8 i4 H. }, Z# a* `, k
13. int16_t Remaining_Bytes;
    
14. uint16_t Memory_Address;
    , T/ q+ V" v0 E& c( n+ w( T
15. 
    # F. o# |5 [+ a- X7 {
16. uint16_t len;
    
17. 
    # U- f; s$ _& c0 F0 Q( s1 G
18. ......
    8 H- |2 R+ Z. a
19. 
    
20. //write msg to eeprom
    
21. Remaining_Bytes = strlen(msg);
    ! H1 Y% \/ S3 A( [
22. Memory_Address = 0;
    
23.         
    
24. while(Remaining_Bytes > 0)
    6 Z$ s5 n8 p0 {7 G" O* F
25. {
    
26.       if(HAL_I2C_Mem_Write_DMA(&hi2c1, EEPROM_ADDRESS, Memory_Address, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, (uint8_t *)(msg + Memory_Address), EEPROM_PAGESIZE) != HAL_OK)
    
27.       {
    9 r" m& n7 [# B; ?9 f( G+ \0 [
28.               Error_Handler();
    
29.                         
    
30.        }
    
31.                
    
32.        while(HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
    
33.        {
    6 Z* h! p; `# [$ M7 H2 N- |
34.        }
    & o" w2 r# [0 }& D
35.                
    
36.        while (HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, EEPROM_ADDRESS, 10, 300) == HAL_TIMEOUT);
    9 R: M' Z6 s4 [; E9 J/ N% i: o+ W
37.                
    4 D& W8 q2 X5 h9 n
38.        while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
    6 }& }6 a& s9 i" N
39.         {
    
40.         }
    
41.                
    " U# z! H6 s( p! m
42.          Remaining_Bytes -= EEPROM_PAGESIZE;
    
43.                
    / v& k: A2 q8 x6 e. F
44.          Memory_Address += EEPROM_PAGESIZE;
    % x/ _3 t$ X# G
45.         }
    / m4 \  d/ u7 Q
46.         
    
47. //read msg to buff
    ( W( j1 h4 n1 ?# V# G6 \
48. 
    / l( w% M; m/ `7 H
49.   if(HAL_I2C_Mem_Read_DMA(&hi2c1 , EEPROM_ADDRESS, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, (uint8_t*)buf, strlen(msg))!= HAL_OK)
    
50.   {
    
51.     /* Reading process Error */
    
52.     Error_Handler();        
    
53.   }
    
54.   
    3 ?4 z* ?( [. ~* @7 N& H8 u3 b& m! @
55.   /* Wait for the end of the transfer */  
    
56.   while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
    " B1 _' V+ B# v4 Q, m9 H; q' T6 d
57.   {
    
58.   }
    1 d8 `) F4 _$ V* C, Z* T; g* g
59.         

复制代码

$ H, {/ ?7 ?8 i: A根据STD库中用户的反馈，I2C出错的原因主要由几方面造成，一是ST设计的I2C接口，通信过程中一些状态变量及标志位的设置非常严格，如果程序逻辑考虑不周全，会导致I2C停止工作，需要软复位后才能继续；另一方面，I2C接口在处理单个，双字节及多字节传输过程中要分开考虑，进一步将问题复杂化了；还有就是结合具体的I2C设备，不同的时序要求，进一步复杂化了通信过程。

这些问题在HAL库中都得到了很好的解决，为此，HAL库中设计了几种不同类型的API函数供调用。一类是通用的接收和发送函数，这类API函数将I2C接口视为类似于“流对象”，通信时从流对象中接收或发送数据；另一类则是类似于EEPROM之类的特殊存储对象，从这些存储对象中接收或发送数据时，都需要提供一个地址，以便准确定位。使用EEPROM来实验时，我们使用的是第二类API函数。两个主要的API函数原型及参数如下。
+ I: g+ x+ p. I) q) K- k, Q0 S* W

1. /**
   
2.   * @brief  Transmit in master mode an amount of data in non-blocking mode with DMA
   ( H% u0 H7 ~' r  D2 k' j
3.   * @param  hi2c : Pointer to a I2C_HandleTypeDef structure that contains
   
4.   *                the configuration information for the specified I2C.
   " S4 g" P6 m- ]" @2 {
5.   * @param  DevAddress: Target device address
   
6.   * @param  pData: Pointer to data buffer
   
7.   * @param  Size: Amount of data to be sent
   ( S7 h! e. l# p2 k& X1 G2 p
8.   * @retval HAL status
   
9.   */
   * T: Z* e% t# Y9 n) h, p
10. HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Transmit_DMA(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size)

复制代码

1. /**
   ! R- v, |* I5 |; q; U% U2 `7 e- {0 Z
2.   * @brief  Reads an amount of data in non-blocking mode with DMA from a specific memory address.
   
3.   * @param  hi2c : Pointer to a I2C_HandleTypeDef structure that contains
   & M# {2 [7 q( t+ D
4.   *                the configuration information for the specified I2C.
   
5.   * @param  DevAddress: Target device address
   , |6 ^  o: {( W/ m7 v
6.   * @param  MemAddress: Internal memory address
   , g: w) s' h7 A) s, j) y) L
7.   * @param  MemAddSize: Size of internal memory address
   ) e; `, @' r5 c& |8 Z
8.   * @param  pData: Pointer to data buffer
   
9.   * @param  Size: Amount of data to be read
   2 K. }, j% O4 L) N& {- L8 K
10.   * @retval HAL status
    
11.   */
    % W' n% O9 Q. m! k- P
12. HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Mem_Read_DMA(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint16_t MemAddress, uint16_t MemAddSize, uint8_t *pData, uint16_t Size)

复制代码

- [  M" r/ D" Y0 [关于这两个函数的更详细的调用方法及说明，请参考API文档。
) B5 f, B" ]. f# ?2 D
注意在具体操作EEPROM的时候，还要注意，EEPROM分字节读写及页面读写两种类型，对HAL API的调用还要进行适当的修改。
) b! I0 p, V; W: N1 E  m. ]* m
由于ST HAL API做了大量的后台工作，上面的代码看起来过于简单了。但实际上API函数在后台做了大量的工作，这不正是我们期待的么！
% }* m; I! F; y+ r" y* T2 V# j
最后来看看运行结果。
1 K+ u9 q/ k3 j2 C
UART打印的写入及读取取结果



逻辑分析仪LA
/ ^$ P+ B( j) Y$ s+ M( s1 ?
0 O# @3 W; D5 Y& H; M2 m
, p. D3 a# S) P/ e" S% p+ T
I2C通信全程，LA分析结果
3 x. E! f& E, e, P4 M
* c' O! C3 ~% V6 h
6 I3 `) D+ w# G9 _' q
开始通信，顺序依次是开始信号，地址，EEPROM写入地址，第一个数据字节



字符0x0D, 0x0A, 结束信号。
0 V! P- K$ t3 \. O3 h7 I8 _
0 r9 B7 i% a; P) Z
. G8 J4 s  d7 W
0 j9 p3 r! N1 |接收开始，顺序依次是开始信号，地址，EEPROM读取地址，第一个数据字节
. A. S, n  y. M; |* F
8 v5 H. ?- S& w; \) E9 i
4 Q8 I4 j/ K7 q, Q+ b
读取结束

6 \. s1 j* x  u7 [' ?0 P; ^
6 ?. U  J8 X" g8 ~+ I9 i  C
% P; {2 \5 A& ~2 w0 @* m4 @: X% w

附工程
+ R2 P0 m" Z+ l& S; w6 S* y4 V
eeprom.zip (3.17 MB, 下载次数: 203)

2015-11-8 20:34 上传

点击文件名下载附件

  i& y/ k: @7 [/ ^% p  X+ @

楼主，您好，我利用您的代码测试失败，串口只发送了“Write to EEPROM:和This is a test!”，经测试，程序在运行        这部分是发生错误：        if(HAL_I2C_Mem_Write_DMA(&hi2c1, EEPROM_ADDRESS, Memory_Address, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, (uint8_t *)(msg + Memory_Address), EEPROM_PAGESIZE) != HAL_OK)
$ R4 u/ V+ M" E) m                {
& ~& \, d7 L6 q' m9 E  A                        Error_Handler();
; c$ U: j: h; Z  W        }；程序直接进入Error_Handler()函数，请问是什么原因呢？我检查了很多地方，还是不行，求指教，非常感谢！（测试环境stm32l476rg+at24c02,后来用了at24c16测试还是失败）

对比过硬件IIC和模拟IIC，硬件的IIC直接被模拟IIC给打爆！
" p% j! y5 U$ q9 ^. R1、移植，直接秒杀不用多说
) p6 o* ]4 T; B* P8 \% d0 q2、效率，IIC的硬件通讯过程中用了太多的访问标志位，实际效率不会增加，一样是让CPU在耗，
              所以，效率反而没有模拟IIC高，因为GPIO的反转速率轻松满足IIC的通信速率，所以
              模拟IIC照样更胜1筹。
0 Q% x0 s! @6 c8 ]$ m3、复杂性，ST的通病，反而模拟IIC更加把协议变得很直观。
纵上所述，感觉这个硬件IIC就是个鸡肋。

沙发                     

地板

这个逻辑分析仪是啥牌子的？多少M？那个打标线不错。。。

多谢分享啊。。。。

Hal库把底层都写好了，所以硬件i2c还是较简单的

楼主好牛，两个板子都有了。而且还有逻辑分析仪

逻辑分析仪自己买的吗大神总是一鸣惊人啊

前来学习观战中。。。

强大

逻辑分析仪都用上了啊？？多少钱啊

楼主的逻辑分析仪花了多少钱？便宜的话推荐一下吧

这个厉害，虽然IIC很多人都觉得不好用

QianFan 发表于 2015-11-8 20:42
这个逻辑分析仪是啥牌子的？多少M？那个打标线不错。。。

& y( d% c3 r$ N% n; h! J梦源的牌子吧,100M