+ h) Z6 [/ [) I6 L
- c" |% E! R- c- [, B( ?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。
+ D7 I0 \" H/ l. N9 i! ~
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。
* u7 |  R* Y+ Z+ U1 b( ?9 ?
硬件平台如下

* E! H0 b/ `3 }; B# B
; ?$ I6 d! a+ O* O6 i' h6 VNUCLEO-L476RG
" q0 d( x0 U: v) b0 c$ g' w; C, o: Y/ F0 q

& [0 K0 P4 D* `$ e
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

9 y; w3 \9 B4 t

# c" ]& ]5 M+ y5 B) d, ~标准的ARDUINO接口，放到哪都行。合体照。
6 m# c% r( d) {- f# v


+ p3 y& g/ o9 I3 [2 {6 Y' R7 |4 _硬件连接及原理图

MINI DOCI上的AT24C02连接
4 A) e6 l+ ?5 }/ m) _* B

! @- _+ ?! E+ y' \% V
ARDUINO接口：SCL及SDA
8 k% C% W/ D, X# ~) S4 H
5 u! U! h* S* V/ q+ b' k
( z% _  U- D' r4 E
NUCLEO-L476RG上对应的接口
; {, k6 V. @! ?6 V: T/ j



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。
/ d) T& _& m: W- j2 C1 R
STM32L476RG的I2C功能框图如下
0 P+ e( ^% r0 h6 u


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。
3 B9 Y1 a3 Z& W) T. |' W
, _) l4 i$ p# ]) C& q3 l/ q" S创建I2C测试工程，建立过程略。几点要注意的地方。

0 l" ~' _# \8 O5 L2 |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。

I2C硬件配置参数如图

( t! ~# k, V3 i- i3 \+ N& t, E

2 L2 v' v( b( z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。
$ a' w$ Z  O) a6 b; ]
5 D# v* \6 G9 G9 e) u/ w下面是使用HAL库与EEPROM通信的主要代码。
2 t+ k, k# b/ I4 x
0 c4 \7 ~/ g5 c6 B9 ^

1. /* USER CODE BEGIN PV */
   
2. /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
   
3. #define EEPROM_ADDRESS        0xA0
   ! @5 p8 F8 g( |
4. #define EEPROM_PAGESIZE        0x11
   " B5 e8 b0 i& Z5 }& g
5. #define EEPROM_TIMEOUT        1000
   8 _: M. s0 h: `; S9 O! }  [
6. 
   
7. extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
   
8. 
   
9. char msg[] = "This is a test!\r\n";
   8 Q( i  K8 a/ F% ^+ ]
10. 
    
11. char buf[40];
    
12. 
    5 @; T8 U8 t8 h! o8 p
13. int16_t Remaining_Bytes;
    . Z' Z9 d) t! p  {9 B0 K
14. uint16_t Memory_Address;
    & N3 \) v+ i# E; T, I
15. 
    8 [! [8 {( H4 b- _( y
16. uint16_t len;
    . l) ?( v. b" f/ T( ?+ L
17. 
    $ i1 x4 o. S+ v8 \+ k  X  |! s
18. ......
    
19. 
    
20. //write msg to eeprom
    ' `0 {' W: l* Z2 O
21. Remaining_Bytes = strlen(msg);
    " T. x3 H2 M" U: C& n/ c( h. E
22. Memory_Address = 0;
    2 A8 K  z  I/ U
23.         
    
24. while(Remaining_Bytes > 0)
    
25. {
    6 `6 ^) X; r3 A- |& m( H9 R6 \
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)
    ; e1 ^$ \. y$ F9 [
27.       {
    
28.               Error_Handler();
    4 v* d7 w: Z. X8 R. T
29.                         
    
30.        }
    
31.                
    1 x+ o6 s  A1 g1 {# l
32.        while(HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
    
33.        {
    8 [" t' j) Z; z: ?' o' P+ v
34.        }
    
35.                
    ; _# z4 x" U6 s
36.        while (HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, EEPROM_ADDRESS, 10, 300) == HAL_TIMEOUT);
    
37.                
    # n1 S) T  x/ ]( L% x( F$ V
38.        while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
    
39.         {
    
40.         }
    
41.                
    % v) }! y: c4 N: n
42.          Remaining_Bytes -= EEPROM_PAGESIZE;
    
43.                
    
44.          Memory_Address += EEPROM_PAGESIZE;
    % V1 ]7 f' x! K% t/ D
45.         }
    ' L! M5 L' g" K# G( t
46.         
    # w: s2 c% a5 |; ?, v: t
47. //read msg to buff
    
48. 
      Z5 D* F! U/ i8 x$ T+ s9 H
49.   if(HAL_I2C_Mem_Read_DMA(&hi2c1 , EEPROM_ADDRESS, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, (uint8_t*)buf, strlen(msg))!= HAL_OK)
    
50.   {
      u7 h4 P: n3 L( L
51.     /* Reading process Error */
    2 r5 @! b$ |' S5 C2 C: u
52.     Error_Handler();        
    ' V9 ?4 b: y  `& S6 I
53.   }
    / D6 U* _0 x+ C, ^
54.   
    
55.   /* Wait for the end of the transfer */  
    
56.   while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
    & P  G3 S# ^9 E
57.   {
    
58.   }
    & B! S' Q, k6 d" C$ e$ F& M
59.         

复制代码

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。
1 a) f$ S- `, x' e. c
+ |5 S* A' Z7 R3 C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。
' C! a0 W5 u( m) |* ?9 s
/ D3 T: r. V* G+ I

1. /**
   
2.   * @brief  Transmit in master mode an amount of data in non-blocking mode with DMA
   3 N+ Q& F- B" ?8 h3 S
3.   * @param  hi2c : Pointer to a I2C_HandleTypeDef structure that contains
   
4.   *                the configuration information for the specified I2C.
   - b/ G! q  O* z  k: B& ^! E! p
5.   * @param  DevAddress: Target device address
   
6.   * @param  pData: Pointer to data buffer
   $ s4 e7 a' }3 \4 [8 ~
7.   * @param  Size: Amount of data to be sent
   5 j/ M" G  w: B2 Z2 I0 H; |( T0 q
8.   * @retval HAL status
   ) n5 e( K1 O# r3 I
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.   * @param  hi2c : Pointer to a I2C_HandleTypeDef structure that contains
   
4.   *                the configuration information for the specified I2C.
   
5.   * @param  DevAddress: Target device address
   3 t& n6 P2 E  Z4 J+ P
6.   * @param  MemAddress: Internal memory address
   
7.   * @param  MemAddSize: Size of internal memory address
   - y: E. U# ?6 t1 s5 e. j' f8 `
8.   * @param  pData: Pointer to data buffer
   
9.   * @param  Size: Amount of data to be read
   # z  g2 S! d6 o0 v% q
10.   * @retval HAL status
    
11.   */
    * d% D1 C1 y4 V5 K) n% l
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。

  ?5 M) x( I( A4 U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。
; G. k  i3 ]) Y! o- D
4 W( `/ {9 T9 X* `  v  v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！
  Z' F. c- B( f- f. |' _
+ B/ x7 R+ T( X: _最后来看看运行结果。

UART打印的写入及读取取结果
# e  ^( [% ^/ H. ~$ i) m7 i9 T& r
4 y  o7 U- ]+ Z2 x. v  b5 P
! a- {6 W  l. y( n9 x0 x$ n
逻辑分析仪LA

8 j' p# x2 y* P' a5 p. a
* o1 y0 q7 x. M3 i7 W1 c' d  ^4 a
* s1 J! N) A6 j+ Y+ @* h1 g. zI2C通信全程，LA分析结果


: c! j( y9 U3 X
5 b8 V# _6 a7 @# j5 I. e" }; {% U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
: G2 ?8 o& q! R0 \- l: D
8 Y9 W) g  J/ j6 I3 _! @2 w0 l
  c4 K9 {- B4 M! D! B: y8 _
字符0x0D, 0x0A, 结束信号。


( j9 B& \# e8 B" B$ M* Z
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
- X# `: t9 n% Y4 E4 H7 F. r# R
+ c4 c; G( v/ M5 B+ ]
) L$ c/ I* \9 V* |4 j( l1 g
9 c- H# H2 ^6 w7 E: o4 o读取结束
% i. s% I* s8 r
" B3 \' _0 ?: Q$ x


6 i) [" n) y+ _  ^% Z. B* E7 c$ ?
2 a9 D  T- Y( b附工程
! A" p/ a  e, u4 N# m
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
; T7 U) x7 K- C4 n' K/ a

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)
. W/ y  h& c; h7 T6 G2 c: ?                {
                        Error_Handler();
        }；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！
$ H; J3 Z7 o' ]5 G8 B4 x/ u& ^8 j1、移植，直接秒杀不用多说
2、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，
# r7 r% \" z2 V7 s, W: ]( ~6 s              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
2 W# V5 |& _# B" d              模拟IIC照样更胜1筹。
$ \( m" B$ |# X1 l3、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。。。

! m+ @( X6 M* |2 Z5 u- N梦源的牌子吧,100M