【兆易GD32H759I-EVAL】 模拟IIC读写 EEPROOqM
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本帖最后由 尹小舟 于 2024-6-22 16:22 编辑
DEMO 目的
- 学习读写带有 I2C 接口的 EEPROM
- 学习GD32H7 GPIO的接口
AT24C02接口电路
GD32H7xx系列微控制器是一款功能强大的微控制器，其提供了大量的GPIO（General Purpose Input/Output，通用输入输出）端口供开发者使用。这些GPIO端口允许开发者根据具体的应用需求，配置为不同的功能，如输入、输出、备用功能或模拟模式。
GPIO数量与分组
GD3H7xx系列微控制器有多组GPIO,这些GPIO被分为GPIOA、GPIOB、...、GPIOJ，GPIOK等多个组。其中，每组端口包含015共16个不同的引脚，而GPIOI包含011共12个不同的引脚。请注意，不同型号的GD32H7xx系列微控制器可能具有不同的端口组数和引脚数，具体可参阅相应芯片的数据手册。
GPIO配置
每个通用I/O端口都可以通过端口控制寄存器（GPIOxCTL）进行配置，以实现GPIO输入、GPIO输出、备用功能或模拟模式。J
- GPIO输入：当端口配置为输入模式时，引脚可以读取外部信号的状态。
- GPIO输出：当端口配置为输出模式时，引脚可以向外部设备发送信号。此时，可以通过GPIO输出模式寄存器（GPIOx_OMOHDE）配置为推挽（Push-Pull）或开漏（Open-Drain）模式。此外，输出端口的最大速度可以通过GPIO输出速度寄存器（GPIOx_OSPD）进行配置。
- 备用功能：某些引脚支持特定的备用功能，如UART、SPI等通信接口。这些备用功能通常通过使能AFIO（Alternate Function Input/Output，复用输入输出端口）功能来实现。
- 模拟模式：某些引脚还可以配置为模拟模式，用于模拟信号的处理。
GPIO寄存器
在GD32H7系列微控制器中，GPIO的配置和操作通常涉及到多个寄存器。
- GPIOxCTL：端口控制寄存器，用于配置端口的输入/输出模式、上拉/下拉电阻等。
- GPIOx_OMODE：GPIO输出模式寄存器，用于配置输出端口的模式（推挽或开漏）。
- GPIOx_OSPD：GPIO输出速度寄存器，用于配置输出端口的最大速度。
- GPIOx_PUD：GPIO上/下拉寄存器，用于配置引脚的上拉/下拉电阻。
输出驱动
输出驱动既能够配置成推挽模式，也能够配置为开漏模式。
在输出驱动模块中，包含两个 MOS 晶体管，上方与 Vdd 相连的是 P-MOS 晶体管，下方与 Vss 相接的是 N-MOS 晶体管。这两个 MOS 晶体管共同构成一个 CMOS 反向器。当输出驱动模块的输出控制端处于高电平时，上方的 P-MOS 晶体管会截止，下方的 N-MOS 晶体管则导通，此时 I/O 引脚向外部输出低电平；而当输出控制端为低电平时，上方的 P-MOS 晶体管导通，下方的 N-MOS 晶体管截止，I/O 引脚便向外部输出高电平。在 I/O 引脚进行高、低电平切换时，两个 MOS 晶体管会交替导通，其中 P-MOS 晶体管负责灌电流，N-MOS 晶体管负责拉电流，这使得其负载能力和开关速度相比普通方式有了较大幅度的提升。推挽输出的低电平约为 0V，高电平约为 3.3V。
I/O引脚、ESD 保护及上拉/下拉电阻
进行 I/O 配置时,可以选择配置为上拉模式、下拉模式或悬空模式(无上拉和下拉),即通过控制上拉/下拉电阻的通断实现。上拉即是将引脚的默认电平设置为高电平(接近V),下拉即是将引脚的默认电平设置为低电平(接近V),悬空时,引脚的默认电平不定
I/O引脚上还集成了 ESD 保护模块,ESD 又称为静电放电,其显著特点是高电位和作用时间短,这不仅影响电子元器件的使用寿命,严重时甚至会导致元器件损坏。ESD 保护模块可有效防止静电放电对芯片产生不良影响。
DEMO 代码
参考正点原子的代码
main函数
#include "gd32h7xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "gd32h759i_eval.h"
#include "gd32h759i_lcd_eval.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/TIMER/timer.h"
#include "./BSP/24CXX/24cxx.h"
const uint8_t g_text_buf[] = {"gd32 IIC TEST"}; /* 要写入到 24c02 的字符串数组 */
#define TEXT_SIZE sizeof(g_text_buf) /* TEXT 字符串长度 */
/*!
\brief toggle the led every 500ms
\param[in] none
\param[out] none
\retval none
*/
void led_spark(void)
{
static __IO uint32_t timingdelaylocal = 0U;
if(timingdelaylocal) {
if(timingdelaylocal < 500U) {
gd_eval_led_on(LED1);
} else {
gd_eval_led_off(LED1);
}
timingdelaylocal--;
} else {
timingdelaylocal = 1000U;
}
}
/*!
\brief enable the CPU cache
\param[in] none
\param[out] none
\retval none
*/
void cache_enable(void)
{
/* enable i-cache */
SCB_EnableICache();
/* enable d-cache */
SCB_EnableDCache();
}
/*!
\brief main function
\param[in] none
\param[out] none
\retval none
*/
int main(void)
{
uint8_t datatemp[TEXT_SIZE];
/* enable the CPU cache */
cache_enable();
/* configure systick */
//systick_config();
delay_init(600);
/* initilize the LEDs, USART and key */
gd_eval_led_init(LED1);
gd_eval_led_init(LED2);
gd_eval_com_init(EVAL_COM);
gd_eval_key_init(KEY_WAKEUP, KEY_MODE_GPIO);
gd_eval_key_init(KEY_TAMPER, KEY_MODE_GPIO);
at24cxx_init();
timerx_int_init(10 - 1, 30000 - 1);
printf("\r\nCK_SYS is %d", rcu_clock_freq_get(CK_SYS));
while (at24cxx_check())
{
gd_eval_led_on(LED1);
delay_ms(500);
gd_eval_led_off(LED1);
delay_ms(500);
}
while(1) {
if(RESET == gd_eval_key_scan(KEY_WAKEUP))
{
printf("\r\nCK_SYS is 1");
at24cxx_write(0, (uint8_t *)g_text_buf, TEXT_SIZE);
}
if(RESET == gd_eval_key_scan(KEY_TAMPER))
{
printf("\r\nCK_SYS is 2");
at24cxx_read(0, datatemp, TEXT_SIZE);
printf("The Data Readed Is: %s\r\n",datatemp);
}
}
}
/* retarget the C library printf function to the USART */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
usart_data_transmit(EVAL_COM, (uint8_t)ch);
while(RESET == usart_flag_get(EVAL_COM, USART_FLAG_TBE));
return ch;
}
模拟IIC代码
#include "./BSP/IIC/myiic.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
/**
* @brief 初始化IIC
* @param 无
* @retval 无
*/
void iic_init(void)
{
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOH); /* GPIOB时钟使能 */
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB); /* GPIOB时钟使能 */
/* SCL引脚模式设置,推挽输出,上拉 */
gpio_mode_set(GPIOH, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_4);
gpio_output_options_set(GPIOH, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_60MHZ, GPIO_PIN_4);
/* SDA引脚模式设置,开漏输出,上拉, 这样就不用再设置IO方向了, 开漏输出的时候(=1), 也可以读取外部信号的高低电平 */
gpio_mode_set(GPIOB, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_11);
gpio_output_options_set(GPIOB, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_60MHZ, GPIO_PIN_11);
iic_stop(); /* 停止总线上所有设备 */
}
/**
* @brief IIC延时函数,用于控制IIC读写速度
* @param 无
* @retval 无
*/
static void iic_delay(void)
{
delay_us(2); /* 2us的延时, 读写速度在250Khz以内 */
}
/**
* @brief 产生IIC起始信号
* @param 无
* @retval 无
*/
void iic_start(void)
{
IIC_SDA(1);
IIC_SCL(1);
iic_delay();
IIC_SDA(0); /* START信号: 当SCL为高时, SDA从高变成低, 表示起始信号 */
iic_delay();
IIC_SCL(0); /* 钳住I2C总线，准备发送或接收数据 */
iic_delay();
}
/**
* @brief 产生IIC停止信号
* @param 无
* @retval 无
*/
void iic_stop(void)
{
IIC_SDA(0); /* STOP信号: 当SCL为高时, SDA从低变成高, 表示停止信号 */
iic_delay();
IIC_SCL(1);
iic_delay();
IIC_SDA(1); /* 发送I2C总线结束信号 */
iic_delay();
}
/**
* @brief 等待应答信号到来
* @param 无
* @retval 1，接收应答失败
* 0，接收应答成功
*/
uint8_t iic_wait_ack(void)
{
uint8_t waittime = 0;
uint8_t rack = 0;
IIC_SDA(1); /* 主机释放SDA线(此时外部器件可以拉低SDA线) */
iic_delay();
IIC_SCL(1); /* SCL=1, 此时从机可以返回ACK */
iic_delay();
while (IIC_READ_SDA) /* 等待应答 */
{
waittime++;
if (waittime > 250) /* 没有收到应答信号 */
{
iic_stop();
rack = 1;
break;
}
}
IIC_SCL(0); /* SCL=0, 结束ACK检查 */
iic_delay();
return rack;
}
/**
* @brief 产生ACK应答
* @param 无
* @retval 无
*/
void iic_ack(void)
{
IIC_SDA(0); /* SCL 0 -> 1 时 SDA = 0,表示应答 */
iic_delay();
IIC_SCL(1); /* 产生一个时钟 */
iic_delay();
IIC_SCL(0);
iic_delay();
IIC_SDA(1); /* 主机释放SDA线 */
iic_delay();
}
/**
* @brief 不产生ACK应答
* @param 无
* @retval 无
*/
void iic_nack(void)
{
IIC_SDA(1); /* SCL 0 -> 1 时 SDA = 1,表示不应答 */
iic_delay();
IIC_SCL(1); /* 产生一个时钟 */
iic_delay();
IIC_SCL(0);
iic_delay();
}
/**
* @brief IIC发送一个字节
* @param data: 要发送的数据
* @retval 无
*/
void iic_send_byte(uint8_t data)
{
uint8_t t;
for (t = 0; t < 8; t++)
{
IIC_SDA((data & 0x80) >> 7); /* 高位先发送 */
iic_delay();
IIC_SCL(1);
iic_delay();
IIC_SCL(0);
data <<= 1; /* 左移1位,用于下一次发送 */
}
IIC_SDA(1); /* 发送完成, 主机释放SDA线 */
}
/**
* @brief IIC读取一个字节
* @param ack: ack=1时，发送ack; ack=0时，发送nack
* @retval 接收到的数据
*/
uint8_t iic_read_byte(uint8_t ack)
{
uint8_t i, receive = 0;
for (i = 0; i < 8; i++ ) /* 接收1个字节数据 */
{
receive <<= 1; /* 高位先输出,所以先收到的数据位要左移 */
IIC_SCL(1);
iic_delay();
if (IIC_READ_SDA)
{
receive++;
}
IIC_SCL(0);
iic_delay();
}
if (!ack)
{
iic_nack(); /* 发送nACK */
}
else
{
iic_ack(); /* 发送ACK */
}
return receive; /* 返回读到的数据 */
}
#ifndef __MYIIC_H
#define __MYIIC_H
#include "gd32h7xx.h"
/* IO操作函数 */
#define IIC_SCL(x) do{ x ? \
gpio_bit_write(GPIOH, GPIO_PIN_4, SET) : \
gpio_bit_write(GPIOH, GPIO_PIN_4, RESET); \
}while(0) /* SCL */
#define IIC_SDA(x) do{ x ? \
gpio_bit_write(GPIOB, GPIO_PIN_11, SET) : \
gpio_bit_write(GPIOB, GPIO_PIN_11, RESET); \
}while(0) /* SDA */
#define IIC_READ_SDA gpio_input_bit_get(GPIOB,GPIO_PIN_11) /* 读取SDA */
/* IIC所有操作函数 */
void iic_init(void); /* 初始化IIC的IO口 */
void iic_start(void); /* 发送IIC开始信号 */
void iic_stop(void); /* 发送IIC停止信号 */
void iic_ack(void); /* IIC发送ACK信号 */
void iic_nack(void); /* IIC不发送ACK信号 */
uint8_t iic_wait_ack(void); /* IIC等待ACK信号 */
void iic_send_byte(uint8_t txd); /* IIC发送一个字节 */
uint8_t iic_read_byte(uint8_t ack); /* IIC读取一个字节 */
#endif
EEPROM 读写函数
#include "./BSP/IIC/myiic.h"
#include "./BSP/24CXX/24cxx.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "systick.h"
/**
* @brief 初始化IIC接口
* @param 无
* @retval 无
*/
void at24cxx_init(void)
{
iic_init();
}
/**
* @brief 在AT24CXX指定地址读出一个数据
* @param addr: 开始读数的地址
* @retval 读到的数据
*/
uint8_t at24cxx_read_one_byte(uint16_t addr)
{
uint8_t temp = 0;
iic_start(); /* 发送起始信号 */
/* 根据不同的24CXX型号, 发送高位地址
* 1, 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址
* 2, 24C16及以下的型号, 分1个低字节地址 + 占用器件地址的bit1~bit3位 用于表示高位地址, 最多11位地址
* 对于24C01/02, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W
* 对于24C04, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 A2 A1 a8 R/W
* 对于24C08, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 A2 a9 a8 R/W
* 对于24C16, 其器件地址格式(8bit)为: 1 0 1 0 a10 a9 a8 R/W
* R/W : 读/写控制位 0,表示写; 1,表示读;
* A0/A1/A2 : 对应器件的1,2,3引脚(只有24C01/02/04/8有这些脚)
* a8/a9/a10: 对应存储整列的高位地址, 11bit地址最多可以表示2048个位置,可以寻址24C16及以内的型号
*/
if (EE_TYPE > AT24C16) /* 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址 */
{
iic_send_byte(0XA0); /* 发送写命令, IIC规定最低位是0, 表示写入 */
iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
iic_send_byte(addr >> 8); /* 发送高字节地址 */
}
else
{
iic_send_byte(0XA0 + ((addr >> 8) << 1)); /* 发送器件 0XA0 + 高位a8/a9/a10地址,写数据 */
}
iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
iic_send_byte(addr % 256); /* 发送低位地址 */
iic_wait_ack(); /* 等待ACK, 此时地址发送完成了 */
iic_start(); /* 重新发送起始信号 */
iic_send_byte(0XA1); /* 进入接收模式, IIC规定最低位是1, 表示读取 */
iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
temp = iic_read_byte(0); /* 接收一个字节数据 */
iic_stop(); /* 产生一个停止条件 */
return temp;
}
/**
* @brief 在AT24CXX指定地址写入一个数据
* @param addr: 写入数据的目的地址
* @param data: 要写入的数据
* @retval 无
*/
void at24cxx_write_one_byte(uint16_t addr, uint8_t data)
{
/* 原理说明见:at24cxx_read_one_byte函数, 本函数完全类似 */
iic_start(); /* 发送起始信号 */
if (EE_TYPE > AT24C16) /* 24C16以上的型号, 分2个字节发送地址 */
{
iic_send_byte(0XA0); /* 发送写命令, IIC规定最低位是0, 表示写入 */
iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
iic_send_byte(addr >> 8); /* 发送高字节地址 */
}
else
{
iic_send_byte(0XA0 + ((addr >> 8) << 1)); /* 发送器件 0XA0 + 高位a8/a9/a10地址,写数据 */
}
iic_wait_ack(); /* 每次发送完一个字节,都要等待ACK */
iic_send_byte(addr % 256); /* 发送低位地址 */
iic_wait_ack(); /* 等待ACK, 此时地址发送完成了 */
/* 因为写数据的时候,不需要进入接收模式了,所以这里不用重新发送起始信号了 */
iic_send_byte(data); /* 发送1字节 */
iic_wait_ack(); /* 等待ACK */
iic_stop(); /* 产生一个停止条件 */
delay_ms(10); /* 注意: EEPROM 写入比较慢,必须等到10ms后再写下一个字节 */
}
/**
* @brief 检查AT24CXX是否正常
* @note 检测原理: 在器件的末地址写如0X55, 然后再读取, 如果读取值为0X55
* 则表示检测正常. 否则,则表示检测失败.
*
* @param 无
* @retval 检测结果
* 0: 检测成功
* 1: 检测失败
*/
uint8_t at24cxx_check(void)
{
uint8_t temp;
uint16_t addr = EE_TYPE;
temp = at24cxx_read_one_byte(addr); /* 避免每次开机都写AT24CXX */
if (temp == 0X55) /* 读取数据正常 */
{
return 0;
}
else /* 排除第一次初始化的情况 */
{
at24cxx_write_one_byte(addr, 0X55); /* 先写入数据 */
temp = at24cxx_read_one_byte(255); /* 再读取数据 */
if (temp == 0X55)return 0;
}
return 1;
}
/**
* @brief 在AT24CXX里面的指定地址开始读出指定个数的数据
* @param addr : 开始读出的地址 对24c02为0~255
* @param pbuf : 数据数组首地址
* @param datalen : 要读出数据的个数
* @retval 无
*/
void at24cxx_read(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen)
{
while (datalen--)
{
*pbuf++ = at24cxx_read_one_byte(addr++);
}
}
/**
* @brief 在AT24CXX里面的指定地址开始写入指定个数的数据
* @param addr : 开始写入的地址 对24c02为0~255
* @param pbuf : 数据数组首地址
* @param datalen : 要写入数据的个数
* @retval 无
*/
void at24cxx_write(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen)
{
while (datalen--)
{
at24cxx_write_one_byte(addr, *pbuf);
addr++;
pbuf++;
}
}
#ifndef __24CXX_H
#define __24CXX_H
#include "gd32h7xx.h"
#define AT24C01 127
#define AT24C02 255
#define AT24C04 511
#define AT24C08 1023
#define AT24C16 2047
#define AT24C32 4095
#define AT24C64 8191
#define AT24C128 16383
#define AT24C256 32767
/* 开发板使用的是24C02，所以定义EE_TYPE为AT24C02 */
#define EE_TYPE AT24C02
void at24cxx_init(void); /* 初始化IIC */
uint8_t at24cxx_check(void); /* 检查器件 */
uint8_t at24cxx_read_one_byte(uint16_t addr); /* 指定地址读取一个字节 */
void at24cxx_write_one_byte(uint16_t addr,uint8_t data); /* 指定地址写入一个字节 */
void at24cxx_write(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen); /* 从指定地址开始写入指定长度的数据 */
void at24cxx_read(uint16_t addr, uint8_t *pbuf, uint16_t datalen); /* 从指定地址开始读出指定长度的数据 */
#endif
DEMO 执行结果
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