STM32系统学习——I2C （读写EEPROM）

╰半橙微兮° 2022-06-04 06:27 917阅读 0赞

I2C 通讯协议(Inter－Integrated Circuit)引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。  
在计算机科学里，大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设；STM32 标准库则是在寄存器与用户代码之间的软件层。对于通讯协议，我们也以分层的方式来理解，最基本的是把它分为物理层和协议层。  
物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流，  
协议层则规定我们用中文还是英文来交流。  
一、I2C物理层  
![这里写图片描述][SouthEast]  
它的物理层有如下特点：  
(1) 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个 I2C 通讯总线中，可连接多个 I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。  
(2) 一个 I2C 总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线(SDA) ，一条串行时钟线(SCL)。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。  
(3) 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。  
(4) 总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。  
(5) 多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。  
(6) 具有三种传输模式：标准模式传输速率为 100kbit/s ，快速模式为 400kbit/s ，高速模式下可达 3.4Mbit/s，但目前大多 I2C 设备尚不支持高速模式。  
(7) 连接到相同总线的 IC 数量受到总线的最大电容 400pF 限制 。

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二、协议层  
I2C 的协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节。  
1、基本读写过程  
![这里写图片描述][SouthEast 1]  
起始信号产生后，所有从机就开始等待主机紧接下来广播的从机地址信号(SLAVE\_ADDRESS)。在 I2C 总线上，每个设备的地址都是唯一的，当主机广播的地址与某个设备地址相同时，这个设备就被选中了，没被选中的设备将会忽略之后的数据信号。  
根据 I2C协议，这个从机地址可以是 7位或 10位。  
在地址位之后，是传输方向的选择位，该位为 0 时，表示后面的数据传输方向是由主机传输至从机，即主机向从机写数据。该位为 1时，则相反。  
从机接收到匹配的地址后，主机或从机会返回一个应答(ACK)或非应答(NACK)信号，只有接收到应答信号后，主机才能继续发送或接收数据。  
**写数据**  
若配置的方向传输位为“写数据”方向，即第一幅图，广播完地址，接收到应答信号后，主机开始正式向从机传输数据(DATA)，数据包的大小为 8 位，主机每发送完一个字节数据，都要等待从机的应答信号(ACK)，重复，可以向从机传输 N 个数据，这个 N 没有大小限制。当数据传输结束时，主机向从机发送一个停止传输信号(P)，表示不再传输数据。  
**读数据**  
若配置的方向传输位为“读数据”方向，即第二幅图，广播完地址，接收到应答信号后，从机开始向主机返回数据(DATA)，数据包大小也为 8 位，从机每发送完一个数据，都会等待主机的应答信号(ACK)，重复这个过程，可以返回 N 个数据，这个 N 也没有大小限制。当主机希望停止接收数据时，就向从机返回一个非应答信号(NACK)，则从机自动停止数据传输。  
**读和写数据**  
除了基本的读写，I2C 通讯更常用的是复合格式，即第三幅图，该传输过程有两次起始信号(S)。一般在第一次传输中，主机通过 SLAVE\_ADDRESS 寻找到从设备后，发送一段“数据”，这段数据通常用于表示从设备内部的寄存器或存储器地址(注意区分它与 SLAVE\_ADDRESS 的区别)；在第二次的传输中，对该地址的内容进行读或写。也就是说，第一次通讯是告诉从机读写地址，第二次则是读写的实际内容。  
以上通讯流程中包含的各个信号分解如下：  
2、通讯的起始和停止信号  
起始(S)和停止(P)信号是两种特殊的状态。  
当 SCL 线是高电平时 SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示通讯的起始。当 SCL 是高电平时 SDA  
线由低电平向高电平切换，表示通讯的停止。起始和停止信号一般由主机产生  
![这里写图片描述][SouthEast 2]  
3、 数据有效性  
I2C使用 SDA信号线来传输数据，使用 SCL信号线进行数据同步。SDA数据线在 SCL的每个时钟周期传输一位数据。传输时，SCL为高电平的时候 SDA表示的数据有效，即此时的SDA为高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。当SCL为低电平时，SDA的数据无效，一般在这个时候 SDA进行电平切换，为下一次表示数据做好准备。  
![这里写图片描述][SouthEast 3]  
4、 地址及数据方向  
I2C 总线上的每个设备都有自己的独立地址，主机发起通讯时，通过 SDA 信号线发送设备地址(SLAVE\_ADDRESS)来查找从机。I2C 协议规定设备地址可以是 7 或 10 位，实际中 7 位的地址应用比较广泛。紧跟设备地址的一个数据位用来表示数据传输方向，它是数据方向位(R/W)，第 8位或第 11位。数据方向位为“1”时表示主机由从机读数据，该位为“0”时表示主机向从机写数据。  
5、 响应  
I2C 的数据和地址传输都带响应。响应包括“应答(ACK)”和“非应答(NACK)”两种信号。作为数据接收端时，当设备(无论主从机)接收到 I2C传输的一个字节数据或地址后，若希望对方继续发送数据，则需要向对方发送“应答(ACK)”信号，发送方会继续发送下一个数据；若接收端希望结束数据传输，则向对方发送“非应答(NACK)”信号，发送方接收到该信号后会产生一个停止信号，结束信号传输。

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三、STM32的I2C结构与特性  
如果我们直接控制 STM32的两个GPIO引脚，分别用作 SCL及 SDA，按照上述信号的时序要求，直接像控制 LED 灯那样控制引脚的输出(若是接收数据时则读取 SDA 电平)，就可以实现 I2C 通讯。同样，假如我们按照 USART 的要求去控制引脚，也能实现 USART 通讯。所以只要遵守协议，就是标准的通讯，不管您如何实现它，不管是 ST生产的控制器还是 ATMEL生产的存储器， 都能按通讯标准交互。由于直接控制 GPIO 引脚电平产生通讯时序时，需要由 CPU 控制每个时刻的引脚状态，所以称之为“软件模拟协议”方式。  
相对地，还有“硬件协议”方式，STM32 的 I2C 片上外设专门负责实现 I2C 通讯协议，只要配置好该外设，它就会自动根据协议要求产生通讯信号，收发数据并缓存起来，CPU只要检测该外设的状态和访问数据寄存器，就能完成数据收发。这种由硬件外设处理 I2C协议的方式减轻了 CPU 的工作。  
1、外设简介  
STM32 的 I2C 外设可用作通讯的主机及从机，支持 100Kbit/s 和 400Kbit/s 的速率，支持 7 位、10 位设备地址，支持 DMA 数据传输，并具有数据校验功能。它的 I2C 外设还支持 SMBus2.0 协议，SMBus 协议与 I2C 类似，主要应用于笔记本电脑的电池管理中。  
2.框架解析\*  
![这里写图片描述][SouthEast 4]  
1）通讯引脚  
I2C的所有硬件架构都是根据图中左侧 SCL 线和 SDA 线展开的(其中的 SMBA 线用于SMBUS的警告信号，I2C通讯没有使用)。  
STM32芯片有多个 I2C外设，它们的 I2C通讯信号引出到不同的 GPIO 引脚上，使用时必须配置到这些指定的引脚。  
I2C1 I2C2  
SCL I2C1 :PB5 / PB8(重映射) I2C2: PB10  
SDA I2C1:PB6 / PB9(重映射) I2C2:PB11  
2）时钟控制逻辑  
SCL线的时钟信号，由 I2C 接口根据时钟控制寄存器(CCR)控制，控制的参数主要为时钟频率。配置 I2C的 CCR 寄存器可修改通讯速率相关的参数：  
 可选择 I2C 通讯的“标准/快速”模式，这两个模式分别 I2C 对应 100/400Kbit/s 的通讯速率。  
 在快速模式下可选择 SCL 时钟的占空比，可选 Tlow/Thigh=2 或 Tlow/Thigh=16/9模式，我们知道 I2C 协议在 SCL 高电平时对 SDA 信号采样，SCL 低电平时 SDA准备下一个数据，修改 SCL 的高低电平比会影响数据采样，但其实这两个模式的比例差别并不大，若不是要求非常严格，随便选就可以了。  
 CCR 寄存器中还有一个 12 位的配置因子 CCR，它与 I2C 外设的输入时钟源共同作用，产生 SCL 时钟，STM32 的I2C 外设都挂载在 APB1 总线上，使用 APB1 的时钟源 PCLK1，SCL信号线的输出时钟公式如下：  
![这里写图片描述][SouthEast 5]  
例如，我们的 PCLK1=36MHz，想要配置 400Kbit/s 的速率，计算方式如下：  
PCLK时钟周期： TPCLK1 = 1/36000000  
目标 SCL时钟周期： TSCL = 1/400000  
SCL时钟周期内的高电平时间： THIGH = TSCL/3  
SCL时钟周期内的低电平时间： TLOW = 2\*TSCL/3  
计算 CCR的值： CCR = THIGH/TPCLK1 = 30  
计算结果得出CCR为30，向该寄存器位写入此值则可以控制IIC的通讯速率为400KHz，其实即使配置出来的 SCL 时钟不完全等于标准的 400KHz，IIC 通讯的正确性也不会受到影响，因为所有数据通讯都是由 SCL协调的，只要它的时钟频率不远高于标准即可。  
3）数据控制逻辑  
I2C 的 SDA 信号主要连到数据移位寄存器上，数据移位寄存器的数据来源及目标是数据寄存器(DR)、地址寄存器(OAR)、PEC 寄存器以及 SDA 数据线。当向外发送数据的时候，数据移位寄存器以“数据寄存器”为数据源，把数据一位一位地通过 SDA 信号线发送出去；当从外部接收数据的时候，数据移位寄存器把 SDA 信号线采样到的数据一位位地存储到“数据寄存器”中。若使能了数据校验，接收到的数据会经过 PCE 计算器运算，运算结果存储在“PEC 寄存器”中。当 STM32 的 I2C 工作在从机模式的时候，接收到设备地址信号时，数据移位寄存器会把接收到的地址与 STM32 的自身的“I2C 地址寄存器”的值作比较，以便响应主机的寻址。STM32 的自身 I2C 地址可通过修改“自身地址寄存器”修改，支持同时使用两个 I2C设备地址，两个地址分别存储在 OAR1和 OAR2中。  
4）整体控制逻辑  
整体控制逻辑负责协调整个 I2C 外设，控制逻辑的工作模式根据我们配置的“控制寄存器(CR1/CR2)”的参数而改变。在外设工作时，控制逻辑会根据外设的工作状态修改“状态寄存器(SR1 和 SR2)”，我们只要读取这些寄存器相关的寄存器位，就可以了解 I2C的工作状态。除此之外，控制逻辑还根据要求，负责控制产生 I2C 中断信号、DMA 请求及各种 I2C的通讯信号(起始、停止、响应信号等)。

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四、通讯过程  
使用 I2C 外设通讯时，在通讯的不同阶段它会对“状态寄存器(SR1及 SR2)”的不同数据位写入参数，我们通过读取这些寄存器标志来了解通讯状态。  
1、主发送器  
![这里写图片描述][SouthEast 6]  
主发送器发送流程及事件说明如下：  
(1) 控制产生起始信号(S)，当发生起始信号后，它产生事件“EV5”，并会对 SR1 寄存器的“SB”位置 1，表示起始信号已发送；  
(2) 接着发送设备地址并等待应答信号，若有从机应答，则产生事件“EV6”及“EV8”，这时 SR1 寄存器的“ADDR”位及“TXE”位被置 1，ADDR 为 1表示地址已经发送，TXE 为 1表示数据寄存器为空；  
(3) 以上步骤正常执行并对 ADDR 位清零后，我们往 I2C 的“数据寄存器 DR”写入要发送的数据，这时TXE位会被重置0，表示数据寄存器非空，I2C外设通过SDA信号线一位位把数据发送出去后，又会产生“EV8”事件，即 TXE 位被置 1，重复这个过程，就可以发送多个字节数据了；  
(4) 当我们发送数据完成后，控制 I2C 设备产生一个停止信号(P)，这个时候会产生EV8\_2 事件，SR1 的 TXE位及 BTF位都被置 1，表示通讯结束。

假如我们使能了 I2C 中断，以上所有事件产生时，都会产生 I2C 中断信号，进入同一个中断服务函数，到 I2C中断服务程序后，再通过检查寄存器位来判断是哪一个事件。

2、主接收器  
![这里写图片描述][SouthEast 7]  
主接收器接收流程及事件说明如下：  
(1) 同主发送流程，起始信号(S)是由主机端产生的，控制发生起始信号后，它产生事件“EV5”，并会对 SR1寄存器的“SB”位置 1，表示起始信号已经发送；  
(2) 紧接着发送设备地址并等待应答信号，若有从机应答，则产生事件“EV6”这时SR1 寄存的“ADDR”位被置 1，表示地址已经发送。  
(3) 从机端接收到地址后，开始向主机端发送数据。当主机接收到这些数据后，会产生“EV7”事件，SR1寄存器的 RXNE被置 1，表示接收数据寄存器非空，我们读取该寄存器后，可对数据寄存器清空，以便接收下一次数据。此时我们可以控制I2C 发送应答信号(ACK)或非应答信号(NACK)，若应答，则重复以上步骤接收数据，若非应答，则停止传输；  
(4) 发送非应答信号后，产生停止信号(P)，结束传输。  
在发送和接收过程中，有的事件不只是标志了我们上面提到的状态位，还可能同时标志主机状态之类的状态位，而且读了之后还需要清除标志位，比较复杂。我们可使用STM32标准库函数来直接检测这些事件的复合标志，降低编程难度。

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五、I2C初始化结构体  
初始化结构体及函数定义在库文件“stm32f10x\_i2c.h”及“stm32f10x\_i2c.c”中。

I2C 初始化结构体
     typedef struct {
     uint32_t I2C_ClockSpeed; /*!< 设置 SCL 时钟频率，此值要低于 400000*/
     uint16_t I2C_Mode; /*!< 指定工作模式，可选 I2C 模式及 SMBUS 模式 */
      uint16_t I2C_DutyCycle; /*指定时钟占空比，可选 low/high = 2:1 及 16:9 模式*/
     uint16_t I2C_OwnAddress1; /*!< 指定自身的 I2C 设备地址 */
     uint16_t I2C_Ack; /*!< 使能或关闭响应(一般都要使能) */
     uint16_t I2C_AcknowledgedAddress; /*!< 指定地址的长度，可为 7 位及 10 位 */
     } I2C_InitTypeDef;

(1) I2C\_ClockSpeed  
本成员设置的是 I2C 的传输速率，在调用初始化函数时，函数会根据我们输入的数值经过运算后把时钟因子写入到 I2C 的时钟控制寄存器 CCR。写入的这个参数值不得高于 400KHz。实际上由于 CCR 寄存器不能写入小数类型的时钟因子，影响到 SCL 的实际频率可能会低于本成员设置的参数值，这时除了通讯稍慢一点以外，不会对 I2C 的标准通讯造成其它影响。  
(2) I2C\_Mode  
本成员是选择I2C的使用方式，有I2C模式(I2C\_Mode\_I2C)和SMBus主、从模式(I2C\_Mode\_SMBusHost、 I2C\_Mode\_SMBusDevice ) 。I2C 不需要在此处区分主从模式，直接设置 I2C\_Mode\_I2C 即可。  
(3) I2C\_DutyCycle  
本成员设置的是 I 2 C 的 SCL 线时钟的占空比。该配置有两个选择，分别为低电平时间比高电平时间为 2：1 ( I2C\_DutyCycle\_2)和 16：9 (I2C\_DutyCycle\_16\_9)。其实这两个模式的比例差别并不大，一般要求都不会如此严格，这里随便选就可以。  
(4) I2C\_OwnAddress1  
本成员配置的是 STM32 的 I2C 设备自己的地址，每个连接到 I2C 总线上的设备都要有一 个 自 己 的 地 址 ， 作 为 主 机 也 不 例 外 。 地 址 可 设 置 为 7 位 或 10 位 ( 受 下 面I2C\_AcknowledgeAddress成员决定)，只要该地址是 I2C 总线上唯一的即可。  
STM32 的 I2C 外设可同时使用两个地址，即同时对两个地址作出响应，这个结构成员I2C\_OwnAddress1配置的是默认的、OAR1寄存器存储的地址，若需要设置第二个地址寄存器 OAR2，可使用I2C\_OwnAddress2Config 函数来配置，OAR2 不支持 10 位地址，只有 7位。  
(5) I2C\_Ack\_Enable  
本成员是关于 I 2 C 应答设置，设置为使能则可以发送响应信号。本实验配置为允许应答(I2C\_Ack\_Enable)，这是绝大多数遵循 I 2 C 标准的设备的通讯要求，改为禁止应答(I2C\_Ack\_Disable)往往会导致通讯错误。  
(6) I2C\_AcknowledgeAddress  
本成员选择 I2C 的寻址模式是 7 位还是 10 位地址。这需要根据实际连接到 I2C 总线上设备的地址进行选择，这个成员的配置也影响到 I2C\_OwnAddress1 成员，只有这里设置成10 位模式时，I2C\_OwnAddress1 才支持 10位地址。  
配置完这些结构体成员值，调用库函数 I2C\_Init 即可把结构体的配置写入到寄存器中。

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六、读写EEPROM实验  
EEPROM 是一种掉电后数据不丢失的存储器，常用来存储一些配置信息，以便系统重新上电的时候加载之。EEPOM芯片最常用的通讯方式就是I 2 C协议，本小节以EEPROM的读写实验为大家讲解 STM32的 I 2 C使用方法。实验中 STM32的 I2C外设采用主模式，分别用作主发送器和主接收器，通过查询事件的方式来确保正常通讯。  
（本实验板中的 EEPROM 芯片(型号：AT24C02)的 SCL及 SDA 引脚连接到了 STM32 对应的I2C引脚中，结合上拉电阻，构成了I2C通讯总线，它们通过I2C总线交互。EEPROM芯片的设备地址一共有 7 位，其中高 4 位固定为：1010 b，低 3 位则由 A0/A1/A2 信号线的电平决定，图中的 R/W是读写方向位，与地址无关。）  
![这里写图片描述][SouthEast 8]  
按照我们此处的连接，A0/A1/A2均为0，所以EEPROM的7位设备地址是：101 0000b ，即 0x50。由于 I2C 通讯时常常是地址跟读写方向连在一起构成一个 8 位数，且当 R/W 位为0 时，表示写方向，所以加上 7 位地址，其值为“0xA0”，常称该值为 I2C 设备的“写地址”；当 R/W 位为 1 时，表示读方向，加上 7 位地址，其值为“0xA1”，常称该值为“读地址”。  
EEPROM 芯片中还有一个 WP 引脚，具有写保护功能，当该引脚电平为高时，禁止写入数据，当引脚为低电平时，可写入数据，我们直接接地，不使用写保护功能。  
关于 EEPROM 的更多信息，可参考其数据手册《AT24C02》来了解。若您使用的实验板 EEPROM 的型号、设备地址或控制引脚不一样，只需根据我们的工程修改即可，程序的控制原理相同。  
1、编程要点  
为了使工程更加有条理，我们把读写 EEPROM 相关的代码独立分开存储，方便以后移植。在“工程模板”之上新建“bsp\_i2c\_ee.c”及“bsp\_i2c\_ee.h”文件，这些文件也可根据您的喜好命名，它们不属于 STM32 标准库的内容，是由我们自己根据应用需要编写的。  
(1) 配置通讯使用的目标引脚为开漏模式；  
(2) 使能 I2C外设的时钟；  
(3) 配置 I2C外设的模式、地址、速率等参数并使能 I2C外设；  
(4) 编写基本 I2C按字节收发的函数；  
(5) 编写读写 EEPROM 存储内容的函数；  
(6) 编写测试程序，对读写数据进行校验。

2、I2C 硬件相关宏定义  
我们把 I2C 硬件相关的配置都以宏的形式定义到 “bsp\_i2c\_ee.h”文件中。

1 /**************************I2C 参数定义，I2C1 或 I2C2*********************/
    2 #define EEPROM_I2Cx I2C1
    3 #define EEPROM_I2C_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd
    4 #define EEPROM_I2C_CLK RCC_APB1Periph_I2C1
    5 #define EEPROM_I2C_GPIO_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd
    6 #define EEPROM_I2C_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB
    7 #define EEPROM_I2C_SCL_PORT GPIOB
    8 #define EEPROM_I2C_SCL_PIN GPIO_Pin_6
    9 #define EEPROM_I2C_SDA_PORT GPIOB
    10 #define EEPROM_I2C_SDA_PIN GPIO_Pin_7
    11 
    12 /* STM32 I2C 快速模式 */
    13 #define I2C_Speed 400000 //*
    14
    15 /* 这个地址只要与 STM32 外挂的 I2C 器件地址不一样即可 */
    16 #define I2Cx_OWN_ADDRESS7 0X0A
    17 
    18 /* AT24C01/02 每页有 8 个字节 */
    19 #define I2C_PageSize 8

以上代码根据硬件连接，把与 EEPROM通讯使用的 I2C号 、引脚号都以宏封装起来，  
并且定义了自身的 I2C地址及通讯速率，以便配置模式的时候使用。

3、初始化 I2C 的 GPIO  
利用上面的宏，编写 I2C GPIO 引脚的初始化函数。

1 static void I2C_GPIO_Config(void)
    2 {
    3 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    4 
    5 /* 使能与 I2C 有关的时钟 */
    6 EEPROM_I2C_APBxClock_FUN ( EEPROM_I2C_CLK, ENABLE );
    7 EEPROM_I2C_GPIO_APBxClock_FUN ( EEPROM_I2C_GPIO_CLK, ENABLE );
    8 
    9 /* I2C_SCL、I2C_SDA*/
    10 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EEPROM_I2C_SCL_PIN;
    11 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    12 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; // 开漏输出
    13 GPIO_Init(EEPROM_I2C_SCL_PORT, &GPIO_InitStructure);
    14 
    15 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = EEPROM_I2C_SDA_PIN;
    16 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    17 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; // 开漏输出
    18 GPIO_Init(EEPROM_I2C_SDA_PORT, &GPIO_InitStructure);
    19 }

开启相关的时钟并初始化 GPIO引脚，函数执行流程如下：  
(1) 使用GPIO\_InitTypeDef定义 GPIO初始化结构体变量，以便下面用于存储GPIO配置；  
(2) 调用库函数 RCC\_APB1PeriphClockCmd（代码中为宏 EEPROM\_I2C\_APBxClock\_FUN）使 能 I2C 外 设 时 钟 ， 调 用 RCC\_APB2PeriphClockCmd （ 代 码 中 为 宏EEPROM\_I2C\_GPIO\_APBxClock\_FUN）来使能 I2C 引脚使用的 GPIO 端口时钟，调用时我们使用“|”操作同时配置两个引脚。  
(3) 向GPIO初始化结构体赋值，把引脚初始化成复用开漏模式，要注意I2C的引脚必须使用这种模式。  
(4) 使用以上初始化结构体的配置，调用 GPIO\_Init 函数向寄存器写入参数，完成 GPIO 的初始化。

4、配置 I2C 的模式  
以上只是配置了 I2C 使用的引脚，还不算对 I2C模式的配置。

1 /** 2 * @brief I2C 工作模式配置 3 * @param 无 4 * @retval 无 5 */
    6 static void I2C_Mode_Configu(void)
    7 {
    8 I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
    9 
    10 /* I2C 配置 */
    11 I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    12 
    13 /* 高电平数据稳定，低电平数据变化 SCL 时钟线的占空比 */
    14 I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    15 
    16 I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 =I2Cx_OWN_ADDRESS7;
    17 I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable ;
    18 
    19 /* I2C 的寻址模式 */
    20 I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    21 
    22 /* 通信速率 */
    23 I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = I2C_Speed;
    24 
    25 /* I2C 初始化 */
    26 I2C_Init(EEPROM_I2Cx, &I2C_InitStructure);
    27 
    28 /* 使能 I2C */
    29 I2C_Cmd(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    30 }
    31 
    32 
    33 /** 34 * @brief I2C 外设(EEPROM)初始化 35 * @param 无 36 * @retval 无 37 */
    38 void I2C_EE_Init(void)
    39 {
    40 I2C_GPIO_Config();
    41 
    42 I2C_Mode_Configu();
    43 
    44 /* 根据头文件 i2c_ee.h 中的定义来选择 EEPROM 要写入的设备地址 */
    45 /* 选择 EEPROM Block0 来写入 */
    46 EEPROM_ADDRESS = EEPROM_Block0_ADDRESS;
    47 }

熟悉 STM32 I2C 结构的话，这段初始化程序就十分好理解，它把 I2C 外设通讯时钟SCL的低/高电平比设置为 2，使能响应功能，使用 7 位地址 I2C\_OWN\_ADDRESS7 以及速率配置为 I2C\_Speed(前面在 bsp\_i2c\_ee.h 定义的宏)。最后调用库函数 I2C\_Init 把这些配置写入寄存器，并调用 I2C\_Cmd 函数使能外设。  
为方便调用，我们把 I2C的 GPIO 及模式配置都用 I2C\_EE\_Init 函数封装起来。

5、向 EEPROM 写入一个字节的数据  
初始化好 I2C 外设后，就可以使用 I2C 通讯，向 EEPROM 写入一个字节

1 
    2 /***************************************************************/
    3 /*通讯等待超时时间*/
    4 #define I2CT_FLAG_TIMEOUT ((uint32_t)0x1000)
    5 #define I2CT_LONG_TIMEOUT ((uint32_t)(10 * I2CT_FLAG_TIMEOUT))
    6 
    7 /** 8 * @brief I2C 等待事件超时的情况下会调用这个函数来处理 9 * @param errorCode：错误代码，可以用来定位是哪个环节出错. 10 * @retval 返回 0，表示 IIC 读取失败. 11 */
    12 static uint32_t I2C_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode)
    13 {
    14 /* 使用串口 printf 输出错误信息，方便调试 */
    15 EEPROM_ERROR("I2C 等待超时!errorCode = %d",errorCode);
    16 return 0;
    17 }
    18 /** 19 * @brief 写一个字节到 I2C EEPROM 中 20 * @param pBuffer:缓冲区指针 21 * @param WriteAddr:写地址 22 * @retval 正常返回 1，异常返回 0 23 */
    24 uint32_t I2C_EE_ByteWrite(u8* pBuffer, u8 WriteAddr)
    25 {
    26 /* 产生 I2C 起始信号 */
    27 I2C_GenerateSTART(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    28 
    29 /*设置超时等待时间*/
    30 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    31 /* 检测 EV5 事件并清除标志*/
    32 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
    33 {
    34 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(0);
    35 }
    36 
    37 /* 发送 EEPROM 设备地址 */
    38 I2C_Send7bitAddress(EEPROM_I2Cx, EEPROM_ADDRESS,
    39 I2C_Direction_Transmitter);
    40 
    41 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    42 /* 检测 EV6 事件并清除标志*/
    43 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx,
    44 I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))
    45 {
    46 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(1);
    47 }
    48 
    49 /* 发送要写入的 EEPROM 内部地址(即 EEPROM 内部存储器的地址) */
    50 I2C_SendData(EEPROM_I2Cx, WriteAddr);
    51 
    52 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    53 /* 检测 EV8 事件并清除标志*/
    54 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx,
    55 I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
    56 {
    57 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(2);
    58 }
    59 /* 发送一字节要写入的数据 */
    60 I2C_SendData(EEPROM_I2Cx, *pBuffer);
    61 
    62 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    63 /* 检测 EV8 事件并清除标志*/
    64 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx,
    65 I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
    66 {
    67 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(3);
    68 }
    69 
    70 /* 发送停止信号 */
    71 I2C_GenerateSTOP(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    72 
    73 return 1;
    74 }

先 来 分 析 I2C\_TIMEOUT\_UserCallback 函 数 ， 它 的 函 数 体 里 只 调 用 了 宏EEPROM\_ERROR，这个宏封装了 printf函数，方便使用串口向上位机打印调试信息，阅读代码时把它当成 printf函数即可。在 I2C通讯的很多过程，都需要检测事件，当检测到某事件后才能继续下一步的操作，但有时通讯错误或者 I2C 总线被占用，我们不能无休止地等待下去，所以我们设定每个事件检测都有等待的时间上限，若超过这个时间，我们就调用I2C\_TIMEOUT\_UserCallback 函数输出调试信息(或可以自己加其它操作)，并终止 I2C 通讯。  
了解了这个机制，再来分析 I2C\_EE\_ByteWrite 函数，这个函数实现了前面讲的 I2C 主发送器通讯流程：  
(1) 使用库函数 I2C\_GenerateSTART产生 I2C起始信号，其中的 EEPROM\_I2C宏是前面硬件定义相关的 I2C编号；  
(2) 对 I2CTimeout 变量赋值为宏 I2CT\_FLAG\_TIMEOUT，这个 I2CTimeout 变量在下面的 while 循环中每次循环减 1，该循环通过调用库函数 I2C\_CheckEvent 检测事件，若检测到事件，则进入通讯的下一阶段，若未检测到事件则停留在此处一直检测，当检测I2CT\_FLAG\_TIMEOUT次都还没等待到事件则认为通讯失败，调用前面的 I2C\_TIMEOUT\_UserCallback输出调试信息，并退出通讯；  
(3) 调用库函数I2C\_Send7bitAddress发送EEPROM的设备地址，并把数据传输方向设置为 I2C\_Direction\_Transmitter(即发送方向)，这个数据传输方向就是通过设置 I2C通讯中紧跟地址后面的 R/W位实现的。发送地址后以同样的方式检测 EV6标志；  
(4) 调用库函数 I2C\_SendData 向 EEPROM 发送要写入的内部地址，该地址是I2C\_EE\_ByteWrite 函数的输入参数，发送完毕后等待 EV8 事件。要注意这个内部地址跟上面的 EEPROM 地址不一样，上面的是指 I2C 总线设备的独立地址，而此处的内部地址是指 EEPROM 内数据组织的地址，也可理解为 EEPROM 内存的地址或 I2C设备的寄存器地址；  
(5) 调 用 库 函 数 I2C\_SendData 向 EEPROM 发 送 要 写 入 的 数 据 ， 该 数 据 是I2C\_EE\_ByteWrite 函数的输入参数，发送完毕后等待 EV8 事件；  
(6) 一个 I2C通讯过程完毕，调用 I2C\_GenerateSTOP 发送停止信号。  
在这个通讯过程中，STM32实际上通过 I2C向 EEPROM发送了两个数据，但为何第一个数据被解释为 EEPROM 的内存地址？这是由 EEPROM 的自己定义的单字节写入时序，  
![这里写图片描述][SouthEast 9]  
EEPROM 的单字节时序规定，向它写入数据的时候，第一个字节为内存地址，第二个字节是要写入的数据内容。所以我们需要理解：命令、地址的本质都是数据，对数据的解释不同，它就有了不同的功能。  
6、多字节写入及状态等待  
单字节写入通讯结束后，EEPROM 芯片会根据这个通讯结果擦写该内存地址的内容，这需要一段时间，所以我们在多次写入数据时，要先等待 EEPROM 内部擦写完毕。

1 /** 2 * @brief 将缓冲区中的数据写到 I2C EEPROM 中，采用单字节写入的方式，速度比页写入慢 3 4 * @param pBuffer:缓冲区指针 5 * @param WriteAddr:写地址 6 * @param NumByteToWrite:写的字节数 7 * @retval 无 8 */
    9 uint8_t I2C_EE_ByetsWrite(uint8_t* pBuffer,uint8_t WriteAddr,
    10 uint16_t NumByteToWrite)
    11 {
    12 uint16_t i;
    13 uint8_t res;
    14 
    15 /*每写一个字节调用一次 I2C_EE_ByteWrite 函数*/
    16 for (i=0; i<NumByteToWrite; i++)
    17 {
    18 /*等待 EEPROM 准备完毕*/
    19 I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
    20 /*按字节写入数据*/
    21 res = I2C_EE_ByteWrite(pBuffer++,WriteAddr++);
    22 }
    23 return res;
    24 }

这段代码比较简单，直接使用 for 循环调用前面定义的 I2C\_EE\_ByteWrite 函数一个字节一个字节地向 EEPROM 发送要写入的数据 。在每次数据写入通讯前调用了I2C\_EE\_WaitEepromStandbyState 函数等待 EEPROM 内部擦写完毕，

1 /** 2 * @brief 等待 EEPROM 到准备状态 3 * @param 无 4 * @retval 无 5 */
    6 void I2C_EE_WaitEepromStandbyState(void)
    7 {
    8 vu16 SR1_Tmp = 0;
    9 
    10 do {
    11 /* 发送起始信号 */
    12 I2C_GenerateSTART(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    13 
    14 /* 读 I2C1 SR1 寄存器 */
    15 SR1_Tmp = I2C_ReadRegister(EEPROM_I2Cx, I2C_Register_SR1);
    16 
    17 /* 发送 EEPROM 地址 + 写方向 */
    18 I2C_Send7bitAddress(EEPROM_I2Cx, EEPROM_ADDRESS,
    19 I2C_Direction_Transmitter);
    20 }
    21 // SR1 位 1 ADDR：1 表示地址发送成功，0 表示地址发送没有结束
    22 // 等待地址发送成功
    23 while (!(I2C_ReadRegister(EEPROM_I2Cx, I2C_Register_SR1) & 0x0002));
    24 
    25 /* 清除 AF 位 */
    26 I2C_ClearFlag(EEPROM_I2Cx, I2C_FLAG_AF);
    27 /* 发送停止信号 */
    28 I2C_GenerateSTOP(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    29 }

这个函数主要实现是向 EEPROM 发送它设备地址，检测 EEPROM 的响应，若EEPROM 接收到地址后返回应答信号，则表示 EEPROM 已经准备好，可以开始下一次通讯。函数中检测响应是通过读取 STM32 的 SR1 寄存器的 ADDR 位及 AF 位来实现的，当I2C 设备响应了地址的时候，ADDR会置 1，若应答失败，AF位会置 1。  
7.页写入  
在以上的数据通讯中，每写入一个数据都需要向 EEPROM 发送写入的地址，我们希望  
向连续地址写入多个数据的时候，只要告诉 EEPROM 第一个内存地址 address1，后面的数  
据按次序写入到address2、address3… 这样可以节省通讯的时间，加快速度。为应对这种需  
求，EEPROM 定义了一种页写入时序  
![这里写图片描述][SouthEast 10]  
根据页写入时序，第一个数据被解释为要写入的内存地址 address1，后续可连续发送 n个数据，这些数据会依次写入到内存中。其中 AT24C02 型号的芯片页写入时序最多可以一次发送 8个数据(即 n = 8 )，该值也称为页大小，某些型号的芯片每个页写入时序最多可传输 16 个数据。

1
    2 /** 3 * @brief 在 EEPROM 的一个写循环中可以写多个字节，但一次写入的字节数 4 * 不能超过 EEPROM 页的大小，AT24C02 每页有 8 个字节 5 * @param 6 * @param pBuffer:缓冲区指针 7 * @param WriteAddr:写地址 8 * @param NumByteToWrite:要写的字节数要求 NumByToWrite 小于页大小 9 * @retval 正常返回 1，异常返回 0 10 */
    11 uint8_t I2C_EE_PageWrite(uint8_t* pBuffer, uint8_t WriteAddr,
    12 uint8_t NumByteToWrite)
    13 {
    14 I2CTimeout = I2CT_LONG_TIMEOUT;
    15 
    16 while (I2C_GetFlagStatus(EEPROM_I2Cx, I2C_FLAG_BUSY))
    17 {
    18 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(4);
    19 }
    20 
    21 /* 产生 I2C 起始信号 */
    22 I2C_GenerateSTART(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    23 
    24 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    25 
    26 /* 检测 EV5 事件并清除标志 */
    27 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
    28 {
    29 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(5);
    30 }
    31 
    32 /* 发送 EEPROM 设备地址 */
    33 I2C_Send7bitAddress(EEPROM_I2Cx,EEPROM_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);
    34 
    35 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    36 
    37 /* 检测 EV6 事件并清除标志*/
    38 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx,
    39 I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))
    40 {
    41 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(6);
    42 }
    43 /* 发送要写入的 EEPROM 内部地址(即 EEPROM 内部存储器的地址) */
    44 I2C_SendData(EEPROM_I2Cx, WriteAddr);
    45 
    46 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    47 
    48 /* 检测 EV8 事件并清除标志*/
    49 while (! I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
    50 {
    51 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(7);
    52 }
    53 /* 循环发送 NumByteToWrite 个数据 */
    54 while (NumByteToWrite--)
    55 {
    56 /* 发送缓冲区中的数据 */
    57 I2C_SendData(EEPROM_I2Cx, *pBuffer);
    58 
    59 /* 指向缓冲区中的下一个数据 */
    60 pBuffer++;
    61 
    62 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    63 
    64 /* 检测 EV8 事件并清除标志*/
    65 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
    66 {
    67 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(8);
    68 }
    69 }
    70 /* 发送停止信号 */
    71 I2C_GenerateSTOP(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    72 return 1;
    73 }

这段页写入函数主体跟单字节写入函数是一样的，只是它在发送数据的时候，使用 for循环控制发送多个数据，发送完多个数据后才产生 I2C 停止信号，只要每次传输的数据小于等于 EEPROM时序规定的页大小，就能正常传输。  
8、快速写入多字节  
利用 EEPROM 的页写入方式，可以改进前面的“多字节写入”函数，加快传输速度

1 // AT24C01/02 每页有 8 个字节
    2 #define I2C_PageSize 8
    3 
    4 /** 5 * @brief 将缓冲区中的数据写到 I2C EEPROM 中 6 * @param 7 * @arg pBuffer:缓冲区指针 8 * @arg WriteAddr:写地址 9 * @arg NumByteToWrite:写的字节数 10 * @retval 无 11 */
    12 void I2C_EE_BufferWrite(u8* pBuffer, u8 WriteAddr,
    13 u16 NumByteToWrite)
    14 {
    15 u8 NumOfPage=0,NumOfSingle=0,Addr =0,count=0,temp =0;
    16 
    17 /*mod 运算求余，若 writeAddr 是 I2C_PageSize 整数倍， 18 运算结果 Addr 值为 0*/
    19 Addr = WriteAddr % I2C_PageSize;
    20 
    21 /*差 count 个数据值，刚好可以对齐到页地址*/
    22 count = I2C_PageSize - Addr;
    23 
    24 /*计算出要写多少整数页*/
    25 NumOfPage = NumByteToWrite / I2C_PageSize;
    26 
    27 /*mod 运算求余，计算出剩余不满一页的字节数*/
    28 NumOfSingle = NumByteToWrite % I2C_PageSize;
    29 
    30 // Addr=0,则 WriteAddr 刚好按页对齐 aligned
    31 // 这样就很简单了，直接写就可以，写完整页后
    32 // 把剩下的不满一页的写完即可
    33 if (Addr == 0) {
    34 /* 如果 NumByteToWrite < I2C_PageSize */
    35 if (NumOfPage == 0) {
    36 I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
    37 I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
    38 }
    39 /* 如果 NumByteToWrite > I2C_PageSize */
    40 else {
    41 /*先把整数页都写了*/
    42 while (NumOfPage--) {
    43 I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, I2C_PageSize);
    44 I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
    45 WriteAddr += I2C_PageSize;
    46 pBuffer += I2C_PageSize;
    47 }
    48 /*若有多余的不满一页的数据，把它写完*/
    49 if (NumOfSingle!=0) {
    50 I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
    51 I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
    52 }
    53 }
    54 }
    55 // 如果 WriteAddr 不是按 I2C_PageSize 对齐
    56 // 那就算出对齐到页地址还需要多少个数据，然后
    57 // 先把这几个数据写完，剩下开始的地址就已经对齐
    58 // 到页地址了，代码重复上面的即可
    59 else {
    60 /* 如果 NumByteToWrite < I2C_PageSize */
    61 if (NumOfPage== 0) {
    62 /*若 NumOfSingle>count，当前面写不完，要写到下一页*/
    63 if (NumOfSingle > count) {
    64 // temp 的数据要写到写一页
    65 temp = NumOfSingle - count;
    66 
    67 I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, count);
    68 I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
    69 WriteAddr += count;
    70 pBuffer += count;
    71 
    72 I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, temp);
    73 I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
    74 } else { /*若 count 比 NumOfSingle 大*/
    75 I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumByteToWrite);
    76 I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
    77 }
    78 }
    79 /* 如果 NumByteToWrite > I2C_PageSize */
    80 else {
    81 /*地址不对齐多出的 count 分开处理，不加入这个运算*/
    82 NumByteToWrite -= count;
    83 NumOfPage = NumByteToWrite / I2C_PageSize;
    84 NumOfSingle = NumByteToWrite % I2C_PageSize;
    85 
    86 /*先把 WriteAddr 所在页的剩余字节写了*/
    87 if (count != 0) {
    88 I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, count);
    89 I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
    90 
    91 /*WriteAddr 加上 count 后，地址就对齐到页了*/
    92 WriteAddr += count;
    93 pBuffer += count;
    94 }
    95 /*把整数页都写了*/
    96 while (NumOfPage--) {
    97 I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, I2C_PageSize);
    98 I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
    99 WriteAddr += I2C_PageSize;
    100 pBuffer += I2C_PageSize;
    101 }
    102 /*若有多余的不满一页的数据，把它写完*/
    103 if (NumOfSingle != 0) {
    104 I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
    105 I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
    106 }
    107 }
    108 }
    109 }

它的主旨就是对输入的数据进行分页(本型号芯片每页 8 个字节)，通过“整除”计算要写入的数据NumByteToWrite 能写满多少“完整的页”，计算得的值存储在 NumOfPage 中，但有时数据不是刚好能写满完整页的，会多一点出来，通过“求余”计算得出“不满一页的数据个数”就存储在 NumOfSingle 中。计算后通过按页传输 NumOfPage 次整页数据及最后的NumOfSing 个数据，使用页传输，比之前的单个字节数据传输要快很多。  
除了基本的分页传输，还要考虑首地址的问题。若首地址不是刚好对齐到页的首地址，会需要一个count值，用于存储从该首地址开始写满该地址所在的页，还能写多少个数据。实际传输时，先把这部分count个数据先写入，填满该页，然后把剩余的数据(NumByteToWrite-count)，再重复上述求出 NumOPage及 NumOfSingle的过程，按页传输到EEPROM。

最后，强调一下，EEPROM 支持的页写入只是一种加速的 I2C 的传输时序，实际上并不要求每次都以页为单位进行读写，EEPROM 是支持随机访问的(直接读写任意一个地址)，如前面的单个字节写入。在某些存储器，如 NAND FLASH，它是必须按照 Block 写入的，例如每个 Block 为 512 或 4096 字节，数据写入的最小单位是 Block，写入前都需要擦除整个 Block；NOR FLASH 则是写入前必须以 Sector/Block 为单位擦除，然后才可以按字节写入。而我们的 EEPROM 数据写入和擦除的最小单位是“字节”而不是“页”，数据写入前不需要擦除整页。

9、从EEPROM读取数据  
从 EEPROM 读取数据是一个 复合的 I2C 时序 ，它实际上包含一个写过程和一个读过程。  
![这里写图片描述][SouthEast 11]  
读时序的第一个通讯过程中，使用 I2C发送设备地址寻址(写方向)，接着发送要读取的“内存地址”；第二个通讯过程中，再次使用 I2C 发送设备地址寻址，但这个时候的数据方向是读方向；在这个过程之后，EEPROM 会向主机返回从“内存地址”开始的数据，一个字节一个字节地传输，只要主机的响应为“应答信号”，它就会一直传输下去，主机想结束传输时，就发送“非应答信号”，并以“停止信号”结束通讯，作为从机的 EEPROM也会停止传输。

1 
    2 /** 3 * @brief 从 EEPROM 里面读取一块数据 4 * @param pBuffer:存放从 EEPROM 读取的数据的缓冲区指针 5 * @param ReadAddr:接收数据的 EEPROM 的地址 6 * @param NumByteToRead:要从 EEPROM 读取的字节数 7 * @retval 正常返回 1，异常返回 0 8 */
    9 uint8_t I2C_EE_BufferRead(uint8_t* pBuffer, uint8_t ReadAddr,
    10 u16 NumByteToRead)
    11 {
    12 I2CTimeout = I2CT_LONG_TIMEOUT;
    13 
    14 while (I2C_GetFlagStatus(EEPROM_I2Cx, I2C_FLAG_BUSY))
    15 {
    16 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(9);
    17 }
    18 
    19 /* 产生 I2C 起始信号 */
    20 I2C_GenerateSTART(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    21 
    22 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    23 
    24 /* 检测 EV5 事件并清除标志*/
    25 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
    26 {
    27 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(10);
    28 }
    29 
    30 /* 发送 EEPROM 设备地址 */
    31 I2C_Send7bitAddress(EEPROM_I2Cx,EEPROM_ADDRESS,I2C_Direction_Transmitter);
    32 
    33 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    34 
    35 /* 检测 EV6 事件并清除标志*/
    36 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx,
    37 I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))
    38 {
    39 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(11);
    40 }
    41 /*通过重新设置 PE 位清除 EV6 事件 */
    42 I2C_Cmd(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    43 
    44 /* 发送要读取的 EEPROM 内部地址(即 EEPROM 内部存储器的地址) */
    45 I2C_SendData(EEPROM_I2Cx, ReadAddr);
    46 
    47 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    48 
    49 /* 检测 EV8 事件并清除标志*/
    50 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
    51 {
    52 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(12);
    53 }
    54 /* 产生第二次 I2C 起始信号 */
    55 I2C_GenerateSTART(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    56 
    57 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    58 
    59 /* 检测 EV5 事件并清除标志*/
    60 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
    61 {
    62 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(13);
    63 }
    64 /* 发送 EEPROM 设备地址 */
    65 I2C_Send7bitAddress(EEPROM_I2Cx, EEPROM_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver);
    66 
    67 I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    68 
    69 /* 检测 EV6 事件并清除标志*/
    70 while (!I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx,
    71 I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED))
    72 {
    73 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(14);
    74 }
    75 /* 读取 NumByteToRead 个数据*/
    76 while (NumByteToRead)
    77 {
    78 /*若 NumByteToRead=1，表示已经接收到最后一个数据了， 79 发送非应答信号，结束传输*/
    80 if (NumByteToRead == 1)
    81 {
    82 /* 发送非应答信号 */
    83 I2C_AcknowledgeConfig(EEPROM_I2Cx, DISABLE);
    84 
    85 /* 发送停止信号 */
    86 I2C_GenerateSTOP(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    87 }
    88 
    89 I2CTimeout = I2CT_LONG_TIMEOUT;
    90 while (I2C_CheckEvent(EEPROM_I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)==0)
    91 {
    92 if ((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(3);
    93 }
    94 {
    95 /*通过 I2C，从设备中读取一个字节的数据 */
    96 *pBuffer = I2C_ReceiveData(EEPROM_I2Cx);
    97 
    98 /* 存储数据的指针指向下一个地址 */
    99 pBuffer++;
    100 
    101 /* 接收数据自减 */
    102 NumByteToRead--;
    103 }
    104 }
    105 
    106 /* 使能应答，方便下一次 I2C 传输 */
    107 I2C_AcknowledgeConfig(EEPROM_I2Cx, ENABLE);
    108 return 1;
    109 }

这段中的写过程跟前面的写字节函数类似，而读过程中接收数据时，需要使用库函数I2C\_ReceiveData 来读取。响应信号则通过库函数 I2C\_AcknowledgeConfig 来发送，DISABLE 时为非响应信号，ENABLE 为响应信号。  
10、EEPROM读写测试函数

1 /** 2 * @brief I2C(AT24C02)读写测试 3 * @param 无 4 * @retval 正常返回 1 ，不正常返回 0 5 */
    6 uint8_t I2C_Test(void)
    7 {
    8 u16 i;
    9 EEPROM_INFO("写入的数据");
    10 
    11 for ( i=0; i<=255; i++ ) //填充缓冲
    12 {
    13 I2c_Buf_Write[i] = i;
    14 
    15 printf("0x%02X ", I2c_Buf_Write[i]);
    16 if (i%16 == 15)
    17 printf("\n\r");
    18 }
    19 
    20 //将 I2c_Buf_Write 中顺序递增的数据写入 EERPOM 中
    21 //页写入方式
    22 // I2C_EE_BufferWrite( I2c_Buf_Write, EEP_Firstpage, 256);
    23 //字节写入方式
    24 I2C_EE_ByetsWrite( I2c_Buf_Write, EEP_Firstpage, 256);
    25 
    26 EEPROM_INFO("写结束");
    27 
    28 EEPROM_INFO("读出的数据");
    29 //将 EEPROM 读出数据顺序保持到 I2c_Buf_Read 中
    30 I2C_EE_BufferRead(I2c_Buf_Read, EEP_Firstpage, 256);
    31 
    32 //将 I2c_Buf_Read 中的数据通过串口打印
    33 for (i=0; i<256; i++)
    34 {
    35 if (I2c_Buf_Read[i] != I2c_Buf_Write[i])
    36 {
    37 printf("0x%02X ", I2c_Buf_Read[i]);
    38 EEPROM_ERROR("错误:I2C EEPROM 写入与读出的数据不一致");
    39 return 0;
    40 }
    41 printf("0x%02X ", I2c_Buf_Read[i]);
    42 if (i%16 == 15)
    43 printf("\n\r");
    44 
    45 }
    46 EEPROM_INFO("I2C(AT24C02)读写测试成功");
    47 return 1;
    48 }

代码中先填充一个数组，数组的内容为 1,2,3 至 N，接着把这个数组的内容写入到EEPROM 中，写入时可以采用单字节写入的方式或页写入的方式。写入完毕后再从EEPROM 的地址中读取数据，把读取得到的与写入的数据进行校验，若一致说明读写正常，否则读写过程有问题或者 EEPROM 芯片不正常。其中代码用到的 EEPROM\_INFO 跟EEPROM\_ERROR 宏类似，都是对 printf 函数的封装，使用和阅读代码时把它直接当成  
printf 函数就好。具体的宏定义在“bsp\_i2c\_ee.h 文件中”，在以后的代码我们常常会用类似的宏来输出调试信息。  
11、main函数  
编写 main 函数，函数中初始化串口、I2C 外设，然后调用上面的 I2C\_Test 函数进行读写测试，

1 
    2 /** 3 * @brief 主函数 4 * @param 无 5 * @retval 无 6 */
    7 int main(void)
    8 {
    9 LED_GPIO_Config();
    10 
    11 LED_BLUE;
    12 /*初始化 USART1*/
    13 Debug_USART_Config();
    14 
    15 printf("\r\n 欢迎使用 STM32 F103型号\r\n");
    16 
    17 printf("\r\n 这是一个 I2C 外设(AT24C02)读写测试例程 \r\n");
    18 
    19 /* I2C 外设(AT24C02)初始化 */
    20 I2C_EE_Init();
    21 
    22 if (I2C_Test() ==1)
    23 {
    24 LED_GREEN;
    25 }
    26 else
    27 {
    28 LED_RED;
    29 }
    30 
    31 while (1)
    32 {
    33 }
    34 
    35 }
    36

> 文章引用《STM32库开发实战指南》

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[SouthEast 2]: /images/20220604/2c22d225c09947d3858ac23f9aff87f1.png
[SouthEast 3]: /images/20220604/c2c75eb377f54f539c78b4ef12eb3a43.png
[SouthEast 4]: /images/20220604/6784491e866b45bb8969bc42517f3a2b.png
[SouthEast 5]: /images/20220604/1774ea20693347c58610bd3626551bca.png
[SouthEast 6]: /images/20220604/e683ec8f7d2d42a7b3cb92288aff9485.png
[SouthEast 7]: /images/20220604/65375781591947bfa02efb8e06ee2346.png
[SouthEast 8]: /images/20220604/9923c75f95e54fd58df5070181f78913.png
[SouthEast 9]: /images/20220604/143b2ff7d99042af98377c69efc02437.png
[SouthEast 10]: /images/20220604/451b70fc30584b2f8b39f9b2a4c84e48.png
[SouthEast 11]: /images/20220604/01be3292af474907a6236d49d8c38869.png