NUCLEO-L552ZE-Q开发板模拟I2C的实验

老牛洋车提问时间：2024-12-31 13:48 / 未解决

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一块闲置的NUCLEO-L552ZE-Q开发板需要驱动DS1307日历芯片，启用了硬件I2C，但尝试多次都没有读出数据，于是便启用模拟I2C。经过仔细调试，终于顺利地完成了对DS1307日历芯片的读写操作，下面是模拟I2C操作的时序图：

下面是模拟I2C及对DS1307读写操作的代码：


/******************************************************
*程 序 名：void SI2C_SDA_Dir(uint8_t dir)
*作    用：设置SDA引脚读写方向
*输入参数：dir: 0=写（输出） 1=读（输入）
*返回参数：无
******************************************************/
void SI2C_SDA_Dir(uint8_t dir)                     //设置SDA的读写模式
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    if(dir == 0){
        GPIO_InitStruct.Pin = S_SDA_Pin;           //DIO输出模式、弱上拉
        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
        HAL_GPIO_Init(S_SDA_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
    }
    else{
        GPIO_InitStruct.Pin = S_SDA_Pin;           //DIO输入模式
        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
        HAL_GPIO_Init(S_SDA_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
    }
    HAL_GPIO_WritePin(S_SDA_GPIO_Port,S_SDA_Pin,GPIO_PIN_SET);
}

void SI2C_Start(void)
{
    SI2C_SDA_Dir(0);
    SDA_SET();
    SCL_SET();
    Delay_us(1);
    SDA_RESET();
    Delay_us(1);
    SCL_RESET();
    Delay_us(3);
}

void SI2C_Stop(void)
{
    SI2C_SDA_Dir(0);
    SDA_RESET();
    Delay_us(2);
    SCL_SET();
    Delay_us(1);
    SDA_SET();
}

void SI2C_Ack(void)
{
    SCL_RESET();
    SI2C_SDA_Dir(0);
    SDA_RESET();
    Delay_us(1);
    SCL_SET();
    Delay_us(5);
    SCL_RESET();
    Delay_us(2);
}

void SI2C_NoAck(void)
{
    SCL_RESET();
    SDA_SET();
    SI2C_SDA_Dir(0);
    Delay_us(1);
    SCL_SET();
    Delay_us(5);
    SCL_RESET();
}

uint8_t SI2C_IsAck(void)
{
    uint8_t i=0;
    SCL_RESET();
    SI2C_SDA_Dir(0);
    SDA_SET();                            //释放数据线
    SI2C_SDA_Dir(1);
    SCL_SET();
    Delay_us(1);
    while(HAL_GPIO_ReadPin(S_SDA_GPIO_Port,S_SDA_Pin)){
        i++;
        if(i>250){
            SI2C_Stop();
            return 1;
        }
    }
    SCL_RESET();
    SI2C_SDA_Dir(0);
    return 0;
}

/*****************************************************************************
* 函数名称：uint8_t SI2C_ReadByte(void)
* 函数功能：读取I2C设备数据
* 入口参数：无
* 出口参数：无
* 备    注：无
*****************************************************************************/
uint8_t SI2C_ReadByte(void)
{
    uint8_t dat,i;
    SI2C_SDA_Dir(1);
    for(i=0; i<8; i++){
        dat<<=1;
        SCL_SET();
        Delay_us(5);
        dat|=HAL_GPIO_ReadPin(S_SDA_GPIO_Port,S_SDA_Pin);
        SCL_RESET();
        Delay_us(5);
    }
    return  dat;
}

/*****************************************************************************
* 函数名称：uint8_t SI2C_WriteByte(uint8_t dat)
* 函数功能：向I2C写入8Bit数据，返回成功结果
* 入口参数：dat 要写入的数据
* 出口参数：返回 0=写成功，1=写失败
* 备    注：无
*****************************************************************************/
uint8_t SI2C_WriteByte(uint8_t dat)
{
    uint8_t i;
    SCL_RESET();
    SI2C_SDA_Dir(0);
    for(i=0; i<8; i++){
        if((dat & 0x80)>>7)
            SDA_SET();
        else
            SDA_RESET();
        SCL_SET();
        Delay_us(5);
        SCL_RESET();
        Delay_us(5);
        dat<<=1;
    }
    return  0;
}

/****************************************************************************************** 
* 函数名称: DS1307_Read()
* 功能说明: 从DS1307地址addr开始获取size个字节的数据，获取的数据存储在全局变量DS_Buff中
* 输    入: uint8_t addr  获取数据从addr开始
*           uint8_t size    要获取的数据个数(1~8)
* 输    出: ui08    0=RET_OK 成功从DS1307获取数据  1=RET_ERR 从DS1307获取数据过程中出现错误
******************************************************************************************/
uint8_t DS1307_Read(uint8_t addr,uint8_t size)
{
    uint8_t i = 0;
    SI2C_Start();                   //产生起始信号
    SI2C_WriteByte(addr);           //发送DS1307芯片地址及读写位，0表示写
    if(1 == SI2C_IsAck())           //检测DS1307是否有响应
    {
        SI2C_Stop();                //产生停止信号
        return 2;
    }
    SI2C_WriteByte(0);              //发送读取数据的起始地址
    if(1 == SI2C_IsAck())           //检测DS1307是否有响应
    {
        SI2C_Stop();                  //产生停止信号
        return 3;
    }

    SI2C_Start();                   //产生Repeated Start
    SI2C_WriteByte(addr|1);         //发送DS1307芯片地址及读写位，1表示读
    if(1 == SI2C_IsAck())           //检测DS1307是否有响应
    {
        SI2C_Stop();                //产生停止信号
        return 4;
    }

    for(i=0;size>0;i++,size--)        //从addr处读取size个字节的数据
    {
        DS_Buff[i] = SI2C_ReadByte();
        SI2C_Ack();
    }
    SI2C_NoAck();                   //DS1307要求必须使用NOAck来结束数据读取

    SI2C_Stop();                    //产生停止信号
    return 0;
}


/********************************************************************************************** 
* 函数名称: DS1307_Write()
* 功能说明: 向DS1307地址addr开始写入size个字节的数据，将要写入的数据存储在全局变量DS_Buff中
* 输    入: uint8_t addr  数据被写入从addr开始的地址处
*           uint8_t dat   数组 
*           uint8_t size    要设置的数据个数(1~8)
* 输    出: uint8_t       0=RET_OK 成功向DS1307设置数据  1=RET_ERR 向DS1307设置数据过程中出现错误
**********************************************************************************************/
uint8_t DS1307_Write(uint8_t addr,uint8_t *dat,uint8_t size)
{
    uint8_t i = 0;

    SI2C_Start();                   //产生起始信号
    SI2C_WriteByte(addr);           //发送DS1307芯片地址及读写位，0表示写
    if(1 == SI2C_IsAck())           //检测DS1307是否有响应
    {
        SI2C_Stop();                //产生停止信号
        return 1;
    }

    for(i=0; i<size; i++)
    {
        SI2C_WriteByte(dat[i]);
        if(1 == SI2C_IsAck())       //检测DS1307是否有响应
        {
            SI2C_Stop();            //产生停止信号
            return 3;
        }
    }

    SI2C_Stop();                    //产生停止信号
    return 0;
}