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STM32 通过软件模拟 I2C 驱动 24Cxx 系列存储器

news 2025/5/14 4:32:28

在嵌入式系统中，EEPROM是一种常用的非易失性存储器，用于存储小量的数据。24Cxx系列是比较常见的EEPROM芯片，本文将介绍如何通过STM32的软件模拟I2C总线来驱动24Cxx系列存储器。

一、I2C通信协议简介

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，用于微控制器和其他设备之间的通信。它只需要两条线：SCL（时钟线）和SDA（数据线）。I2C协议支持多主设备和多从设备，通过地址来区分不同的从设备。

二、24Cxx系列存储器特性

24Cxx系列存储器是一系列CMOS EEPROM，具有以下特性：

低功耗，适合便携式设备。
多种容量选择，如24C02（256字节）、24C04（512字节）、24C08（1K字节）等。
支持I2C通信协议。
具有页写能力，可以快速写入数据。

三、硬件连接

STM32单片机通过软件模拟I2C通信，连接24Cxx系列存储器只需要两条GPIO引脚，一个作为SCL，另一个作为SDA。

四、软件实现

4.1 初始化I2C GPIO端口

首先，需要配置两个GPIO引脚作为I2C的SCL和SDA线。

void I2C_GPIO_Init() {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);// 设置I2C引脚输出高电平GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);
}

4.2 I2C起始信号

I2C通信开始时，需要发送一个起始信号。

void I2C_Start() {I2C_SDA_H();I2C_SCL_H();I2C_SDA_L();I2C_Delay();I2C_SCL_L();
}

4.3 I2C停止信号

数据传输完成后，发送停止信号。

void I2C_Stop() {I2C_SDA_L();I2C_SCL_H();I2C_Delay();I2C_SDA_H();
}

4.4 发送字节

发送一个字节到EEPROM，并等待应答。

void I2C_SendByte(uint8_t byte) {for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {if (byte & 0x80) {I2C_SDA_H();} else {I2C_SDA_L();}byte <<= 1;I2C_SCL_H();I2C_Delay();I2C_SCL_L();}I2C_Ack();
}

4.5 读取字节

从EEPROM读取一个字节。

uint8_t I2C_ReadByte() {uint8_t byte = 0;I2C_SDA_H(); // 使能SDA线for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {byte <<= 1;I2C_SCL_H();if (I2C_SDA_Read()) {byte |= 0x01;}I2C_SCL_L();}I2C_NAck();return byte;
}

4.6 写入EEPROM

将数据写入EEPROM的指定地址。

void AT24Cxx_WriteByte(uint8_t addr, uint8_t data) {I2C_Start();I2C_SendByte(AT24C02_ADDR << 1 | 0); // 发送写命令I2C_SendByte(addr); // 发送地址I2C_SendByte(data); // 发送数据I2C_Stop();
}

4.7 读取EEPROM

从EEPROM的指定地址读取数据。

uint8_t AT24Cxx_ReadByte(uint8_t addr) {uint8_t data = 0;I2C_Start();I2C_SendByte(AT24C02_ADDR << 1 | 0); // 发送写命令I2C_SendByte(addr); // 发送地址I2C_Start();I2C_SendByte(AT24C02_ADDR << 1 | 1); // 发送读命令data = I2C_ReadByte();I2C_Stop();return data;
}

五、测试程序

编写测试程序验证读写功能。

int main() {I2C_GPIO_Init();uint8_t test_data = 0x55;uint8_t read_data = 0;// 测试写入AT24Cxx_WriteByte(0x00, test_data);// 测试读取read_data = AT24Cxx_ReadByte(0x00);if (read_data == test_data) {printf("Read and write test passed.\n");} else {printf("Read and write test failed.\n");}while (1) {// 循环中可以添加其他操作}
}