8 ~5 u+ u. M, h( B( U& R) F& {NUCLEO-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。
' `( |" m3 _% ]( Z& n- A
: {: m+ v' O- q0 E% q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。
) e3 Z$ X7 i( s' h  }# P
硬件平台如下


9 q' D8 o( k( w" H+ e$ Y/ m9 @NUCLEO-L476RG
5 ~; V+ Q4 I5 C$ t9 x8 l! P
8 T' S' G" P) D; h7 ^

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
$ f6 T1 V, c$ y4 O8 ?2 N, P! C1 D

! O" a, x+ e" j# s9 n6 R' e
+ k6 f- m. w9 d! @4 d标准的ARDUINO接口，放到哪都行。合体照。

  r; ]: N5 i8 [

硬件连接及原理图

( N# H% N" B0 N' RMINI DOCI上的AT24C02连接
. V) v. r& C# ]- i( x& ?  Z
# T& x9 ]: {' K# D$ [
* T& U& h& M' N0 V, d
. v. P3 b! h- R" T4 ~% b# E8 ^ARDUINO接口：SCL及SDA
" B. I' |+ d3 m; p) V. `0 {* x

6 O8 U1 g* V% c) v
# i/ j# H) V, x/ i) k$ cNUCLEO-L476RG上对应的接口




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。

7 V. ^2 C; c* ~. E, [" U4 kSTM32L476RG的I2C功能框图如下

  E" l) E5 G; g' ?

7 V# |& {3 l% _2 a, R% }; c8 Z) o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。

+ [# y! `3 d- x! C6 }创建I2C测试工程，建立过程略。几点要注意的地方。
. E' y8 J% L, r4 e% D
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。
" U. S% U' _9 u' R2 c$ Q( |
I2C硬件配置参数如图


  S* n+ U! ]; y5 o9 @0 A# }
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。

下面是使用HAL库与EEPROM通信的主要代码。
7 T0 x  j+ `+ U8 ~

% R$ J) l' F4 b+ i; \5 @  Q1 K% q: C

1. /* USER CODE BEGIN PV */
   # P0 ~( E1 n, Y6 T/ {
2. /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
   
3. #define EEPROM_ADDRESS        0xA0
   
4. #define EEPROM_PAGESIZE        0x11
   ! A, S; i5 c; ?) P, ~1 j
5. #define EEPROM_TIMEOUT        1000
   ' L: w8 O, y) c" N, _) p2 X8 w' e; v) j
6. 
   & s' p6 Z- W7 e; W3 |
7. extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
   
8. 
   
9. char msg[] = "This is a test!\r\n";
   " _, G6 A+ J2 K7 k+ c: v( a
10. 
    
11. char buf[40];
    1 B; |" |' g; `
12. 
    
13. int16_t Remaining_Bytes;
    4 P: R8 Q1 D9 a5 G& B3 {+ j0 x
14. uint16_t Memory_Address;
    
15. 
    ' R  P: \& l! R# A
16. uint16_t len;
    
17. 
    * \5 U0 ^! b' k
18. ......
    ) C, ]0 V, I+ l3 H! k( D- U
19. 
    : l5 X4 V/ u3 m+ m: v
20. //write msg to eeprom
    " |  M/ `) ~! E6 ^8 f
21. Remaining_Bytes = strlen(msg);
    " |! L9 _* ]1 h
22. Memory_Address = 0;
    6 k7 R' ~5 w/ f
23.         
    5 D, y* x) j- O: h1 x
24. while(Remaining_Bytes > 0)
    5 S" U% G( g  h1 M
25. {
    9 ]! u6 t7 ?+ U
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.       {
    
28.               Error_Handler();
    
29.                         
    
30.        }
    : w) x* X+ B( I  _
31.                
    3 J: C: I, Z$ z" D* s' Y4 W
32.        while(HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
    
33.        {
    
34.        }
    
35.                
    * H  z; H4 t, ~7 v
36.        while (HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, EEPROM_ADDRESS, 10, 300) == HAL_TIMEOUT);
    . C  s3 n/ U; f' n; }# q  J
37.                
    
38.        while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
    7 q! C4 n1 J5 l2 m7 C. ~0 W  M0 `
39.         {
    ) z" X! }) Z: F  v3 b$ X, v) j
40.         }
    1 s, ?: u2 ]7 L
41.                
    
42.          Remaining_Bytes -= EEPROM_PAGESIZE;
    : Y" v3 o& x. z& s% M( b
43.                
    ) L6 \3 a' V  ^6 e, V4 x
44.          Memory_Address += EEPROM_PAGESIZE;
    4 x1 a. N1 X% p+ f: L4 o# l, a. J
45.         }
    
46.         
    
47. //read msg to buff
    
48. 
    
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();        
    * z( \) F4 R% U
53.   }
    
54.   
    2 v+ C/ v2 O! a+ Y: d- d
55.   /* Wait for the end of the transfer */  
    8 `5 l# `" f6 R9 W, L6 l
56.   while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
    + U! f1 j- |( h- v5 `/ w7 e7 I
57.   {
    
58.   }
    2 T8 f8 e' [/ p$ x$ n1 S8 g
59.         

复制代码

4 c6 t+ K1 Z! c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。

0 i3 o5 h+ H- Z4 ]. d8 d! u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。
5 c$ B8 c& ?; X- j  O2 H
* m; R5 v, x) w* i/ [2 X8 c

1. /**
   
2.   * @brief  Transmit in master mode an amount of data in non-blocking mode with DMA
   
3.   * @param  hi2c : Pointer to a I2C_HandleTypeDef structure that contains
   3 B* j) I0 V8 _2 }' i: V
4.   *                the configuration information for the specified I2C.
   % H9 ~  P; C+ F% _
5.   * @param  DevAddress: Target device address
   ' i- {2 n. v: D! a% W
6.   * @param  pData: Pointer to data buffer
   $ v' u# T' _2 w$ |# ?( W
7.   * @param  Size: Amount of data to be sent
   
8.   * @retval HAL status
   
9.   */
   
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. /**
   
2.   * @brief  Reads an amount of data in non-blocking mode with DMA from a specific memory address.
   3 f4 L1 O* @/ \  r) l( `
3.   * @param  hi2c : Pointer to a I2C_HandleTypeDef structure that contains
   
4.   *                the configuration information for the specified I2C.
   3 P+ u$ J: N$ w; J; {
5.   * @param  DevAddress: Target device address
   8 y  S9 m3 ?0 z: R# {) |7 f
6.   * @param  MemAddress: Internal memory address
   8 p: p: y- i4 O( Y
7.   * @param  MemAddSize: Size of internal memory address
   
8.   * @param  pData: Pointer to data buffer
   
9.   * @param  Size: Amount of data to be read
   
10.   * @retval HAL status
    : z, @* i: x' D( A6 Z6 m# o
11.   */
    
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

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。

* [# h; Y' B' A* {4 z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。

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！
& B7 n: x8 Z7 v9 P: x  V- N
( i+ b+ r7 ]  \+ T最后来看看运行结果。

UART打印的写入及读取取结果

* u% s; a4 u' l4 A& G& ~2 S
# S  q( u- T# M8 f0 m
/ f5 @/ Q3 Y/ L5 m' ~2 u$ V, I3 s逻辑分析仪LA

8 x0 u4 D# O# L

I2C通信全程，LA分析结果

% b! Y1 b! Q) S
9 F. v( y% S+ `9 V( w0 B/ M
0 e; u1 T% b; d) f" \: ?( X) G# H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
  m1 M0 J( u( q% Z) J& }


字符0x0D, 0x0A, 结束信号。
3 P, U( ?# X7 t2 n. k/ t+ s
6 l2 J& {* E: z& y( }' X) e

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" J* \9 F0 n* _7 g# u9 B/ F. F
* s$ L2 s6 k( m

读取结束
# a$ u$ C  h2 S& x' X3 y2 e


; J! A+ r' c5 Q  l" k; Z
/ q. i! }) L% h% i$ X4 |/ S
附工程

* x- h# E  L# c. g; P# |) b eeprom.zip (3.17 MB, 下载次数: 201)

2015-11-8 20:34 上传

点击文件名下载附件
9 Y7 T. D) Z- c' x/ M7 V9 n

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)
                {
" S$ G% A6 d- G; N% s$ s7 }                        Error_Handler();
7 o; u. q' `# A( r! I3 d/ h        }；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！
1、移植，直接秒杀不用多说
7 X! L" M8 X* C  M* g; n2、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，
" A8 S4 A/ K& P4 m1 u2 x: o              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
# F/ x% R! V- l              模拟IIC照样更胜1筹。
3、复杂性，ST的通病，反而模拟IIC更加把协议变得很直观。
7 {- V2 Z0 ]1 k' D9 \* U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
  @  W5 n) Y: L4 g* M这个逻辑分析仪是啥牌子的？多少M？那个打标线不错。。。

梦源的牌子吧,100M