STM32开发中使用C语言实现IIC驱动

简述

IIC（Inter-Integrated Circuit）其实是IICBus简称，它是一种串行通信总线，使用多主从架构，在STM32开发中经常见到。

使用面向对象的编程思想封装IIC驱动，将IIC的属性和操作封装成一个库，在需要创建一个IIC设备时只需要实例化一个IIC对象即可，本文是基于STM32和HAL库做进一步封装的。

底层驱动方法不重要，封装的思想很重要。在完成对IIC驱动的封装之后借助继承特性实现AT24C64存储器的驱动开发，仍使用面向对象的思想封装AT24C64驱动。

IIC驱动面向对象封装

iic.h头文件主要是类模板的定义，具体如下：

//定义IIC类typedef struct IIC_Type{ //属性 GPIO_TypeDef *GPIOx_SCL; //GPIO_SCL所属的GPIO组（如：GPIOA） GPIO_TypeDef *GPIOx_SDA; //GPIO_SDA所属的GPIO组（如：GPIOA） uint32_t GPIO_SCL; //GPIO_SCL的IO引脚（如：GPIO_PIN_0） uint32_t GPIO_SDA; //GPIO_SDA的IO引脚（如：GPIO_PIN_0） //操作 void （*IIC_Init）（const struct IIC_Type*）; //IIC_Init void （*IIC_Start）（const struct IIC_Type*）; //IIC_Start void （*IIC_Stop）（const struct IIC_Type*）; //IIC_Stop uint8_t （*IIC_Wait_Ack）（const struct IIC_Type*）; //IIC_Wait_ack，返回wait失败或是成功 void （*IIC_Ack）（const struct IIC_Type*）; //IIC_Ack，IIC发送ACK信号 void （*IIC_NAck）（const struct IIC_Type*）; //IIC_NAck，IIC发送NACK信号 void （*IIC_Send_Byte）（const struct IIC_Type*，uint8_t）; //IIC_Send_Byte，入口参数为要发送的字节 uint8_t （*IIC_Read_Byte）（const struct IIC_Type*，uint8_t）; //IIC_Send_Byte，入口参数为是否要发送ACK信号 void （*delay_us）（uint32_t）; //us延时}IIC_TypeDef;

iic.c源文件主要是类模板具体操作函数的实现，具体如下：

//设置SDA为输入模式static void SDA_IN（const struct IIC_Type* IIC_Type_t）{ uint8_t io_num = 0; //定义io Num号 switch（IIC_Type_t-》GPIO_SDA） { case GPIO_PIN_0： io_num = 0; break; case GPIO_PIN_1： io_num = 1; break; case GPIO_PIN_2： io_num = 2; break; case GPIO_PIN_3： io_num = 3; break; case GPIO_PIN_4： io_num = 4; break; case GPIO_PIN_5： io_num = 5; break; case GPIO_PIN_6： io_num = 6; break; case GPIO_PIN_7： io_num = 7; break; case GPIO_PIN_8： io_num = 8; break; case GPIO_PIN_9： io_num = 9; break; case GPIO_PIN_10： io_num = 10; break; case GPIO_PIN_11： io_num = 11; break; case GPIO_PIN_12： io_num = 12; break; case GPIO_PIN_13： io_num = 13; break; case GPIO_PIN_14： io_num = 14; break; case GPIO_PIN_15： io_num = 15; break; } IIC_Type_t-》GPIOx_SDA-》MODER&=~（3《《（io_num*2））; //将GPIOx_SDA-》GPIO_SDA清零 IIC_Type_t-》GPIOx_SDA-》MODER|=0《《（io_num*2）; //将GPIOx_SDA-》GPIO_SDA设置为输入模式}

//设置SDA为输出模式static void SDA_OUT（const struct IIC_Type* IIC_Type_t）{ uint8_t io_num = 0; //定义io Num号 switch（IIC_Type_t-》GPIO_SDA） { case GPIO_PIN_0： io_num = 0; break; case GPIO_PIN_1： io_num = 1; break; case GPIO_PIN_2： io_num = 2; break; case GPIO_PIN_3： io_num = 3; break; case GPIO_PIN_4： io_num = 4; break; case GPIO_PIN_5： io_num = 5; break; case GPIO_PIN_6： io_num = 6; break; case GPIO_PIN_7： io_num = 7; break; case GPIO_PIN_8： io_num = 8; break; case GPIO_PIN_9： io_num = 9; break; case GPIO_PIN_10： io_num = 10; break; case GPIO_PIN_11： io_num = 11; break; case GPIO_PIN_12： io_num = 12; break; case GPIO_PIN_13： io_num = 13; break; case GPIO_PIN_14： io_num = 14; break; case GPIO_PIN_15： io_num = 15; break; } IIC_Type_t-》GPIOx_SDA-》MODER&=~（3《《（io_num*2））; //将GPIOx_SDA-》GPIO_SDA清零 IIC_Type_t-》GPIOx_SDA-》MODER|=1《《（io_num*2）; //将GPIOx_SDA-》

GPIO_SDA设置为输出模式}//设置SCL电平static void IIC_SCL（const struct IIC_Type* IIC_Type_t，int n）{ if（n == 1） { HAL_GPIO_WritePin（IIC_Type_t-》GPIOx_SCL，IIC_Type_t-》GPIO_SCL，GPIO_PIN_SET）; //设置SCL为高电平 } else{ HAL_GPIO_WritePin（IIC_Type_t-》GPIOx_SCL，IIC_Type_t-》GPIO_SCL，GPIO_PIN_RESET）; //设置SCL为低电平 }}//设置SDA电平static void IIC_SDA（const struct IIC_Type* IIC_Type_t，int n）{ if（n == 1） { HAL_GPIO_WritePin（IIC_Type_t-》GPIOx_SDA，IIC_Type_t-》GPIO_SDA，GPIO_PIN_SET）; //设置SDA为高电平 } else{ HAL_GPIO_WritePin（IIC_Type_t-》GPIOx_SDA，IIC_Type_t-》GPIO_SDA，GPIO_PIN_RESET）; //设置SDA为低电平 }}//

读取SDA电平static uint8_t READ_SDA（const struct IIC_Type* IIC_Type_t）{ return HAL_GPIO_ReadPin（IIC_Type_t-》GPIOx_SDA，IIC_Type_t-》GPIO_SDA）; //读取SDA电平}//IIC初始化static void IIC_Init_t（const struct IIC_Type* IIC_Type_t）{ GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure; //根据GPIO组初始化GPIO时钟 if（IIC_Type_t-》GPIOx_SCL == GPIOA || IIC_Type_t-》GPIOx_SDA == GPIOA） { __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE（）; //使能GPIOA时钟 } if（IIC_Type_t-》GPIOx_SCL == GPIOB || IIC_Type_t-》GPIOx_SDA == GPIOB） { __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE（）; //

使能GPIOB时钟 } if（IIC_Type_t-》GPIOx_SCL == GPIOC || IIC_Type_t-》GPIOx_SDA == GPIOC） { __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE（）; //使能GPIOC时钟 } if（IIC_Type_t-》GPIOx_SCL == GPIOD || IIC_Type_t-》GPIOx_SDA == GPIOD） { __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE（）; //使能GPIOD时钟 } if（IIC_Type_t-》GPIOx_SCL == GPIOE || IIC_Type_t-》GPIOx_SDA == GPIOE） { __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE（）; //使能GPIOE时钟 } if（IIC_Type_t-》GPIOx_SCL == GPIOH || IIC_Type_t-》GPIOx_SDA == GPIOH） { __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE（）; //使能GPIOH时钟 } //GPIO_SCL初始化设置 GPIO_Initure.Pin=IIC_Type_t-》GPIO_SCL; GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //

推挽输出 GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉 GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; //快速 HAL_GPIO_Init（IIC_Type_t-》GPIOx_SCL，&GPIO_Initure）; //GPIO_SDA初始化设置 GPIO_Initure.Pin=IIC_Type_t-》GPIO_SDA; GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出 GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉 GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; //快速 HAL_GPIO_Init（IIC_Type_t-》GPIOx_SDA，&GPIO_Initure）; //SCL与SDA的初始化均为高电平 IIC_SCL（IIC_Type_t，1）; IIC_SDA（IIC_Type_t，1）;}//IIC Startstatic void IIC_Start_t（const struct IIC_Type* IIC_Type_t）{ SDA_OUT（IIC_Type_t）; //sda线输出 IIC_SDA（IIC_Type_t，1）; IIC_SCL（IIC_Type_t，1）; IIC_Type_t-》delay_us（4）; IIC_SDA（IIC_Type_t，0）; //START:when CLK is high，DATA change form high to low IIC_Type_t-》delay_us（4）; IIC_SCL（IIC_Type_t，0）; //钳住I2C总线，准备发送或接收数据 }//IIC Stopstatic void IIC_Stop_t（const struct IIC_Type* IIC_Type_t）{ SDA_OUT（IIC_Type_t）; //sda线输出 IIC_SCL（IIC_Type_t，0）; IIC_SDA（IIC_Type_t，0）; //STOP:when CLK is high DATA change form low to high IIC_Type_t-》delay_us（4）; IIC_SCL（IIC_Type_t，1）; IIC_SDA（IIC_Type_t，1）; //发送I2C总线结束信号 IIC_Type_t-》delay_us（4）; }//IIC_Wait_ack 返回HAL_OK表示wait成功，返回HAL_ERROR表示wait失败static uint8_t IIC_Wait_Ack_t（const struct IIC_Type* IIC_Type_t） //IIC_Wait_ack，返回wait失败或是成功{ uint8_t ucErrTime = 0; SDA_IN（IIC_Type_t）; //

SDA设置为输入 IIC_SDA（IIC_Type_t，1）;IIC_Type_t-》delay_us（1）; IIC_SCL（IIC_Type_t，1）;IIC_Type_t-》delay_us（1）; while（READ_SDA（IIC_Type_t）） { ucErrTime++; if（ucErrTime》250） { IIC_Type_t-》IIC_Stop（IIC_Type_t）; return HAL_ERROR; } } IIC_SCL（IIC_Type_t，0）;//时钟输出0 return HAL_OK; }//产生ACK应答static void IIC_Ack_t（const struct IIC_Type* IIC_Type_t） { IIC_SCL（IIC_Type_t，0）; SDA_OUT（IIC_Type_t）; IIC_SDA（IIC_Type_t，0）; IIC_Type_t-》delay_us（2）; IIC_SCL（IIC_Type_t，1）; IIC_Type_t-》delay_us（2）; IIC_SCL（IIC_Type_t，0）;}//产生NACK应答static void IIC_NAck_t（const struct IIC_Type* IIC_Type_t） { IIC_SCL（IIC_Type_t，0）; SDA_OUT（IIC_Type_t）; IIC_SDA（IIC_Type_t，1）; IIC_Type_t-》delay_us（2）; IIC_SCL（IIC_Type_t，1）; IIC_Type_t-》delay_us（2）; IIC_SCL（IIC_Type_t，0）;}//IIC_Send_Byte，

入口参数为要发送的字节static void IIC_Send_Byte_t（const struct IIC_Type* IIC_Type_t，uint8_t txd） { uint8_t t = 0; SDA_OUT（IIC_Type_t）; IIC_SCL（IIC_Type_t，0）;//拉低时钟开始数据传输 for（t=0;t《8;t++） { IIC_SDA（IIC_Type_t，（txd&0x80）》》7）; txd 《《= 1; IIC_Type_t-》delay_us（2）; //对TEA5767这三个延时都是必须的 IIC_SCL（IIC_Type_t，1）; IIC_Type_t-》delay_us（2）; IIC_SCL（IIC_Type_t，0）; IIC_Type_t-》delay_us（2）; } }//IIC_Send_Byte，入口参数为是否要发送ACK信号static uint8_t IIC_Read_Byte_t（const struct IIC_Type* IIC_Type_t，uint8_t ack） { uint8_t i，receive = 0; SDA_IN（IIC_Type_t）;//SDA设置为输入 for（i=0;i《8;i++ ） { IIC_SCL（IIC_Type_t，0）; IIC_Type_t-》delay_us（2）; IIC_SCL（IIC_Type_t，1）; receive《《=1; if（READ_SDA（IIC_Type_t））receive++; IIC_Type_t-》delay_us（1）; } if （！ack） IIC_Type_t-》IIC_NAck（IIC_Type_t）;//发送nACK else IIC_Type_t-》IIC_Ack（IIC_Type_t）; //发送ACK return receive;}//实例化一个IIC1外设，相当于一个结构体变量，可以直接在其他文件中使用IIC_TypeDef IIC1 = { .GPIOx_SCL = GPIOA， //GPIO组为GPIOA .GPIOx_SDA = GPIOA， //GPIO组为GPIOA .GPIO_SCL = GPIO_PIN_5， //GPIO为PIN5 .GPIO_SDA = GPIO_PIN_6， //GPIO为PIN6 .IIC_Init = IIC_Init_t， .IIC_Start = IIC_Start_t， .IIC_Stop = IIC_Stop_t， .IIC_Wait_Ack = IIC_Wait_Ack_t， .IIC_Ack = IIC_Ack_t， .IIC_NAck = IIC_NAck_t， .IIC_Send_Byte = IIC_Send_Byte_t， .IIC_Read_Byte = IIC_Read_Byte_t， .delay_us = delay_us //需自己外部实现delay_us函数};

上述就是IIC驱动的封装，由于没有应用场景暂不测试其实用性，待下面ATC64的驱动缝缝扎黄写完之后一起测试使用。

ATC64XX驱动封装实现

at24cxx.h头文件主要是类模板的定义，具体如下：

// 以下是共定义个具体容量存储器的容量#define AT24C01 127#define AT24C02 255#define AT24C04 511#define AT24C08 1023#define AT24C16 2047#define AT24C32 4095#define AT24C64 8191 //8KBytes#define AT24C128 16383#define AT24C256 32767

//定义AT24CXX类typedef struct AT24CXX_Type{ //属性 u32 EEP_TYPE; //存储器类型（存储器容量） //操作 IIC_TypeDef IIC; //IIC驱动 uint8_t （*AT24CXX_ReadOneByte）（const struct AT24CXX_Type*，uint16_t）; //指定地址读取一个字节 void （*AT24CXX_WriteOneByte）（const struct AT24CXX_Type*，uint16_t，uint8_t）; //指定地址写入一个字节 void （*AT24CXX_WriteLenByte）（uint16_t，uint32_t，uint8_t）; //指定地址开始写入指定长度的数据 uint32_t （*AT24CXX_ReadLenByte）（uint16_t，uint8_t）; //指定地址开始读取指定长度数据 void （*AT24CXX_Write）（uint16_t，uint8_t *，uint16_t）; //指定地址开始写入指定长度的数据 void （*AT24CXX_Read）（uint16_t，uint8_t *，uint16_t）; //指定地址开始写入指定长度的数据 void （*AT24CXX_Init）（const struct AT24CXX_Type*）; //初始化IIC uint8_t （*AT24CXX_Check）（const struct AT24CXX_Type*）; //检查器件}AT24CXX_TypeDef;

extern AT24CXX_TypeDef AT24C_64; //外部声明实例化AT24CXX对象

at24cxx.c源文件主要是类模板具体操作函数的实现，具体如下：

//在AT24CXX指定地址读出一个数据//ReadAddr：开始读数的地址 //返回值 ：读到的数据static uint8_t AT24CXX_ReadOneByte_t（const struct AT24CXX_Type* AT24CXX_Type_t，uint16_t ReadAddr）{ uint8_t temp=0; AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Start（&AT24CXX_Type_t-》IIC）; //根据AT的型号发送不同的地址 if（AT24CXX_Type_t-》EEP_TYPE 》 AT24C16） { AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Send_Byte（&AT24CXX_Type_t-》IIC，0XA0）; //发送写命令 AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Wait_Ack（&AT24CXX_Type_t-》IIC）; AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Send_Byte（&AT24CXX_Type_t-》IIC，ReadAddr》》8）;//发送高地址 }else AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Send_Byte（&AT24CXX_Type_t-》IIC，0XA0+（（ReadAddr/256）《《1））; //发送器件地址0XA0，写数据 AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Wait_Ack（&AT24CXX_Type_t-》IIC）; AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Send_Byte（&AT24CXX_Type_t-》IIC，ReadAddr%256）; //发送低地址 AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Wait_Ack（&AT24CXX_Type_t-》IIC）; AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Start（&AT24CXX_Type_t-》IIC）; AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Send_Byte（&AT24CXX_Type_t-》IIC，0XA1）; //进入接收模式 AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Wait_Ack（&AT24CXX_Type_t-》IIC）; temp=AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Read_Byte（&AT24CXX_Type_t-》IIC，0）; AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Stop（&AT24CXX_Type_t-》IIC）;//产生一个停止条件 return temp;}//在AT24CXX指定地址写入一个数据//WriteAddr ：写入数据的目的地址 //DataToWrite：要写入的数据static void AT24CXX_WriteOneByte_t（const struct AT24CXX_Type* AT24CXX_Type_t，uint16_t WriteAddr，uint8_t DataToWrite）{ AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Start（&AT24CXX_Type_t-》IIC）; if（AT24CXX_Type_t-》EEP_TYPE 》 AT24C16） { AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Send_Byte（&AT24CXX_Type_t-》IIC，0XA0）; //发送写命令 AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Wait_Ack（&AT24CXX_Type_t-》IIC）; AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Send_Byte（&AT24CXX_Type_t-》IIC，WriteAddr》》8）;//发送高地址 }else AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Send_Byte（&AT24CXX_Type_t-》IIC，0XA0+（（WriteAddr/256）《《1））; //发送器件地址0XA0，写数据 AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Wait_Ack（&AT24CXX_Type_t-》IIC）; AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Send_Byte（&AT24CXX_Type_t-》IIC，WriteAddr%256）; //发送低地址 AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Wait_Ack（&AT24CXX_Type_t-》IIC）; AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Send_Byte（&AT24CXX_Type_t-》IIC，DataToWrite）; //发送字节 AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Wait_Ack（&AT24CXX_Type_t-》IIC）; AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Stop（&AT24CXX_Type_t-》IIC）;//产生一个停止条件 AT24CXX_Type_t-》IIC.delay_us（10000）; }//在AT24CXX里面的指定地址开始写入长度为Len的数据//该函数用于写入16bit或者32bit的数据。//WriteAddr ：开始写入的地址 //DataToWrite：数据数组首地址//Len ：要写入数据的长度2，4static void AT24CXX_WriteLenByte_t（uint16_t WriteAddr，uint32_t DataToWrite，uint8_t Len）{ uint8_t t; for（t=0;t《Len;t++） { AT24CXX_WriteOneByte（WriteAddr+t，（DataToWrite》》（8*t））&0xff）; } }//在AT24CXX里面的指定地址开始读出长度为Len的数据//该函数用于读出16bit或者32bit的数据。//ReadAddr ：开始读出的地址 //返回值 ：数据//Len ：要读出数据的长度2，4static uint32_t AT24CXX_ReadLenByte_t（uint16_t ReadAddr，uint8_t Len）{ uint8_t t; uint32_t temp=0; for（t=0;t《Len;t++） { temp《《=8; temp+=AT24CXX_ReadOneByte（ReadAddr+Len-t-1）; } return temp; }//在AT24CXX里面的指定地址开始写入指定个数的数据//WriteAddr ：开始写入的地址 对24c64为0~8191//pBuffer ：数据数组首地址//NumToWrite：要写入数据的个数static void AT24CXX_Write_t（uint16_t WriteAddr，uint8_t *pBuffer，uint16_t NumToWrite）{ while（NumToWrite--） { AT24CXX_WriteOneByte（WriteAddr，*pBuffer）; WriteAddr++; pBuffer++; }}//在AT24CXX里面的指定地址开始读出指定个数的数据//ReadAddr ：开始读出的地址 对24c64为0~8191//pBuffer ：数据数组首地址//NumToRead：要读出数据的个数static void AT24CXX_Read_t（uint16_t ReadAddr，uint8_t *pBuffer，uint16_t NumToRead）{ while（NumToRead） { *pBuffer++=AT24CXX_ReadOneByte（ReadAddr++）; NumToRead--; }} //初始化IIC接口static void AT24CXX_Init_t（const struct AT24CXX_Type* AT24CXX_Type_t）{ AT24CXX_Type_t-》IIC.IIC_Init（&AT24CXX_Type_t-》IIC）;//IIC初始化}//检查器件，返回0表示检测成功，返回1表示检测失败static uint8_t AT24CXX_Check_t（const struct AT24CXX_Type* AT24CXX_Type_t） { uint8_t temp; temp = AT24CXX_Type_t-》AT24CXX_ReadOneByte（AT24CXX_Type_t，AT24CXX_Type_t-》EEP_TYPE）;//避免每次开机都写AT24CXX if（temp == 0X33）return 0; else//排除第一次初始化的情况 { AT24CXX_Type_t-》AT24CXX_WriteOneByte（AT24CXX_Type_t，AT24CXX_Type_t-》EEP_TYPE，0X33）; temp = AT24CXX_Type_t-》AT24CXX_ReadOneByte（AT24CXX_Type_t，AT24CXX_Type_t-》EEP_TYPE）; if（temp==0X33）return 0; } return 1; }//实例化AT24CXX对象AT24CXX_TypeDef AT24C_64={ .EEP_TYPE = AT24C64， //存储器类型（存储器容量） //操作 .IIC={ .GPIOx_SCL = GPIOA， .GPIOx_SDA = GPIOA， .GPIO_SCL = GPIO_PIN_5， .GPIO_SDA = GPIO_PIN_6， .IIC_Init = IIC_Init_t， .IIC_Start = IIC_Start_t， .IIC_Stop = IIC_Stop_t， .IIC_Wait_Ack = IIC_Wait_Ack_t， .IIC_Ack = IIC_Ack_t， .IIC_NAck = IIC_NAck_t， .IIC_Send_Byte = IIC_Send_Byte_t， .IIC_Read_Byte = IIC_Read_Byte_t， .delay_us = delay_us }， //IIC驱动 .AT24CXX_ReadOneByte = AT24CXX_ReadOneByte_t， //指定地址读取一个字节 .AT24CXX_WriteOneByte = AT24CXX_WriteOneByte_t，//指定地址写入一个字节 .AT24CXX_WriteLenByte = AT24CXX_WriteLenByte_t， //指定地址开始写入指定长度的数据 .AT24CXX_ReadLenByte = AT24CXX_ReadLenByte_t， //指定地址开始读取指定长度数据 .AT24CXX_Write = AT24CXX_Write_t， //指定地址开始写入指定长度的数据 .AT24CXX_Read = AT24CXX_Read_t， //指定地址开始读取指定长度的数据 .AT24CXX_Init = AT24CXX_Init_t， //初始化IIC .AT24CXX_Check = AT24CXX_Check_t //检查器件};