【NUCLEO-L476RG開發(fā)】硬件I2C

ID:127084 · 發(fā)表于 2016-6-17 15:27

NUCLEO-L476RG到手一段時間了，今天來測試一下硬件I2C的操作，聽說很多BUG，試一試看如何。

準備用I2C來訪問AT24C02 EEPROM，將數(shù)據(jù)寫入到EEPROM中，然后再讀取出來，驗證讀寫操作的正確性。

硬件平臺如下

NUCLEO-L476RG

前段時間FSL的KL02Z套裝，上面的MINIDOCK擴展板上恰好有AT24C02，所以借過來用一下，F(xiàn)SL不要生氣啊

標準的ARDUINO接口，放到哪都行。合體照。

硬件連接及原理圖

MINI DOCI上的AT24C02連接

ARDUINO接口：SCL及SDA

NUCLEO-L476RG上對應的接口

寫程序之前，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。

STM32L476RG的I2C功能框圖如下

值得一提的是，L4的I2C有自己獨立的內(nèi)核時鐘，可以在SYSCLK、PCLK及HSI中任選一種做為I2C的內(nèi)核時鐘。另外L4的I2C支持三種不同的通信速率：100KHZ, 400KHZ，1MHZ。由于AT24C02只支持最高400KHZ，所以這里就選擇400KHZ做為內(nèi)核時鐘。

創(chuàng)建I2C測試工程，建立過程略。幾點要注意的地方。

首先，本例程中使用的是I2C1，對應的SCL及SDA引腳為PB8及PB9，時鐘配置后SYSCLK為80MHZ。

I2C硬件配置參數(shù)如圖

速度有三種可選：標準，快速，快速加。另外針對不同的特定應用，可以選擇設置上升和下降沿的時間，以納秒為單位，范圍為0-120納秒之間。注意這個TIMING參數(shù)，是灰色的，CUBEMX自動計算并設置該值，不像以前的F0和F3系列，需要一個專門的工具來設置TIMING的值，夠麻煩的。

下面是使用HAL庫與EEPROM通信的主要代碼。

/* USER CODE BEGIN PV */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
#define EEPROM_ADDRESS 0xA0
#define EEPROM_PAGESIZE 0x11
#define EEPROM_TIMEOUT 1000
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
char msg[] = "This is a test!";
char buf[40];
int16_t Remaining_Bytes;
uint16_t Memory_Address;
uint16_t len;
......
//write msg to eeprom
Remaining_Bytes = strlen(msg);
Memory_Address = 0;
while(Remaining_Bytes > 0)
{
if(HAL_I2C_Mem_Write_DMA(&hi2c1, EEPROM_ADDRESS, Memory_Address, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, (uint8_t *)(msg + Memory_Address), EEPROM_PAGESIZE) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
while(HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
{
}
while (HAL_I2C_IsDeviceReady(&hi2c1, EEPROM_ADDRESS, 10, 300) == HAL_TIMEOUT);
while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
{
}
Remaining_Bytes -= EEPROM_PAGESIZE;
Memory_Address += EEPROM_PAGESIZE;
}
//read msg to buff
if(HAL_I2C_Mem_Read_DMA(&hi2c1 , EEPROM_ADDRESS, 0, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, (uint8_t*)buf, strlen(msg))!= HAL_OK)
{
/* Reading process Error */
Error_Handler();
}
/* Wait for the end of the transfer */
while (HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY)
{
}

復制代碼

根據(jù)STD庫中用戶的反饋，I2C出錯的原因主要由幾方面造成，一是ST設計的I2C接口，通信過程中一些狀態(tài)變量及標志位的設置非常嚴格，如果程序邏輯考慮不周全，會導致I2C停止工作，需要軟復位后才能繼續(xù)；另一方面，I2C接口在處理單個，雙字節(jié)及多字節(jié)傳輸過程中要分開考慮，進一步將問題復雜化了；還有就是結(jié)合具體的I2C設備，不同的時序要求，進一步復雜化了通信過程。

這些問題在HAL庫中都得到了很好的解決，為此，HAL庫中設計了幾種不同類型的API函數(shù)供調(diào)用。一類是通用的接收和發(fā)送函數(shù)，這類API函數(shù)將I2C接口視為類似于“流對象”，通信時從流對象中接收或發(fā)送數(shù)據(jù)；另一類則是類似于EEPROM之類的特殊存儲對象，從這些存儲對象中接收或發(fā)送數(shù)據(jù)時，都需要提供一個地址，以便準確定位。使用EEPROM來實驗時，我們使用的是第二類API函數(shù)。兩個主要的API函數(shù)原型及參數(shù)如下。

/**
* @brief Transmit in master mode an amount of data in non-blocking mode with DMA
* @param hi2c : Pointer to a I2C_HandleTypeDef structure that contains
* the configuration information for the specified I2C.
* @param DevAddress: Target device address
* @param pData: Pointer to data buffer
* @param Size: Amount of data to be sent
* @retval HAL status
*/
HAL_StatusTypeDef HAL_I2C_Master_Transmit_DMA(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size)

復制代碼

/**
* @brief Reads an amount of data in non-blocking mode with DMA from a specific memory address.
* @param hi2c : Pointer to a I2C_HandleTypeDef structure that contains
* the configuration information for the specified I2C.
* @param DevAddress: Target device address
* @param MemAddress: Internal memory address
* @param MemAddSize: Size of internal memory address
* @param pData: Pointer to data buffer
* @param Size: Amount of data to be read
* @retval HAL status
*/
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)

復制代碼

關(guān)于這兩個函數(shù)的更詳細的調(diào)用方法及說明，請參考API文檔。

注意在具體操作EEPROM的時候，還要注意，EEPROM分字節(jié)讀寫及頁面讀寫兩種類型，對HAL API的調(diào)用還要進行適當?shù)男薷摹?br />
由于ST HAL API做了大量的后臺工作，上面的代碼看起來過于簡單了。但實際上API函數(shù)在后臺做了大量的工作，這不正是我們期待的么！

最后來看看運行結(jié)果。

UART打印的寫入及讀取取結(jié)果