ESP32-C3入门教程基础篇⑦——I2C通信读写EEPROM AT24CXX

不念不忘少年蓝@ 2022-09-11 15:18 1251阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、前言
 *  二、IIC简介
 *  三、硬件接线
 *  四、运行效果
 *  五、I2C初始化
 *  六、数据读取
 *  七、数据写入
 *  八、串口接收线程

# 一、前言 #

> 本文基于VS Code IDE进行编程、编译、下载、运行等操作  
> 基础知识点请查阅：[ESP32-C3入门教程 基础篇①——基于VS Code构建Hello World][ESP32-C3_ _VS Code_Hello World]

# 二、IIC简介 #

> IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。  
> 它是由数据线 SDA 和时钟 SCL 构成的串行总线，可发送和接收数据。  
> 在 CPU 与被控 IC 之间、IC 与 IC 之间进行双向传送，高速 IIC 总线一般可达 400kbps 以上。

> I2C 总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。
> 
>  *  开始信号：SCL 为高电平时，SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
>  *  结束信号：SCL 为高电平时，SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
>  *  应答信号：接收数据的 IC 在接收到 8bit 数据后，向发送数据的 IC 发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU 向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU 接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。

这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。

# 三、硬件接线 #

*  多了一个USB转TTL接电脑，是为了方便调试和看效果
 *  涉及到串口的知识请参考另一篇博客：[ESP32-C3入门教程 基础篇⑤——UART串口通信][ESP32-C3_ _UART]

SDA

GND

SCL

TX-GPIO4

GND

RX-GPIO5

USB

AT24CXX

ESP32-C3

USB转TTL

PC电脑

*  `SCL`和`SDA`两个IO口可以手动改代码

#define I2C_MASTER_SCL_IO CONFIG_I2C_MASTER_SCL /*!< gpio number for I2C master clock */
    #define I2C_MASTER_SDA_IO CONFIG_I2C_MASTER_SDA /*!< gpio number for I2C master data */

*  也可以进入`menuconfig`修改  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

# 四、运行效果 #

程序运行的主要逻辑很简单

*  IIC初始化
 *  串口初始化
 *  启动一个串口接收线程
    
     *  串口接收到`read`字符串时，读取`AT24CXX`从0x100地址开始的后64个字节数据，并通过串口返回该数据
     *  串口接收到其他数据时，直接写入`AT24CXX`0x100地址及其往后，并通过串口返回`OK`
 *  其中涉及到串口的知识请参考另一篇博客：[ESP32-C3入门教程 基础篇⑤——UART串口通信][ESP32-C3_ _UART]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

# 五、I2C初始化 #

*  `mode`模式配置
 *  `sda_io`和`scl_io`配置
 *  `i2c_driver_install`驱动安装

#define _I2C_NUMBER(num) I2C_NUM_##num
    #define I2C_NUMBER(num) _I2C_NUMBER(num)
    
    #define I2C_MASTER_SCL_IO CONFIG_I2C_MASTER_SCL /*!< gpio number for I2C master clock */
    #define I2C_MASTER_SDA_IO CONFIG_I2C_MASTER_SDA /*!< gpio number for I2C master data */
    #define I2C_MASTER_NUM I2C_NUMBER(CONFIG_I2C_MASTER_PORT_NUM) /*!< I2C port number for master dev */
    #define I2C_MASTER_FREQ_HZ CONFIG_I2C_MASTER_FREQUENCY /*!< I2C master clock frequency */
    #define I2C_MASTER_TX_BUF_DISABLE 0 /*!< I2C master doesn't need buffer */
    #define I2C_MASTER_RX_BUF_DISABLE 0 /*!< I2C master doesn't need buffer */
    static esp_err_t i2c_master_init(void)
    { 
        int i2c_master_port = I2C_MASTER_NUM;
        i2c_config_t conf = { 
            .mode = I2C_MODE_MASTER,
            .sda_io_num = I2C_MASTER_SDA_IO,
            .sda_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,
            .scl_io_num = I2C_MASTER_SCL_IO,
            .scl_pullup_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,
            .master.clk_speed = I2C_MASTER_FREQ_HZ,
            // .clk_flags = 0, /*!< Optional, you can use I2C_SCLK_SRC_FLAG_* flags to choose i2c source clock here. */
        };
        esp_err_t err = i2c_param_config(i2c_master_port, &conf);
        if (err != ESP_OK) { 
            return err;
        }
        return i2c_driver_install(i2c_master_port, conf.mode, I2C_MASTER_RX_BUF_DISABLE, I2C_MASTER_TX_BUF_DISABLE, 0);
    }

# 六、数据读取 #

源码部分参考了正点原子的`实验24 IIC实验`

uint8_t at24cxx_read_one_byte(uint16_t addr)
    { 
    	uint8_t data = 0;
        i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create();
        i2c_master_start(cmd);
    	if(EE_TYPE > AT24C16){ 
    		i2c_master_write_byte(cmd, 0xA0, ACK_CHECK_EN);//发送写命令
    		i2c_master_write_byte(cmd, addr>>8, ACK_CHECK_EN);//发送高地址
    	}else{ 
    		i2c_master_write_byte(cmd, 0XA0+((addr/256)<<1), ACK_CHECK_EN);//发送器件地址0XA0,写数据
    	}
    	i2c_master_write_byte(cmd, addr%256, ACK_CHECK_EN);//发送低地址
        i2c_master_start(cmd);
    	i2c_master_write_byte(cmd, 0xA1, ACK_CHECK_EN);
        i2c_master_read_byte(cmd, &data, NACK_VAL);
        i2c_master_stop(cmd);
        i2c_master_cmd_begin(I2C_MASTER_NUM, cmd, 1000 / portTICK_RATE_MS);
        i2c_cmd_link_delete(cmd);
    	return data;
    }
    
    void at24cxx_read_byte(uint16_t addr, uint8_t* data, uint32_t len)
    { 
        uint32_t i=0;
        for(i=0; i<len; i++){ 
            data[i] = at24cxx_read_one_byte(addr+i);
            // printf("0x%02x ", data[i]);
            // ESP_LOGI("at24cxx_write_byte", "addr: 0x%02x, byte: 0x%02x", addr+i, data[i]);
        }
    }

# 七、数据写入 #

源码部分参考了正点原子的`实验24 IIC实验`

void at24cxx_write_one_byte(uint16_t addr, uint8_t data)
    { 
        i2c_cmd_handle_t cmd = i2c_cmd_link_create();
        i2c_master_start(cmd);
    	if(EE_TYPE > AT24C16){ 
    		i2c_master_write_byte(cmd, 0xA0, ACK_CHECK_EN);//发送写命令
    		i2c_master_write_byte(cmd, addr>>8, ACK_CHECK_EN);//发送高地址
    	}else{ 
    		i2c_master_write_byte(cmd, 0xA0+((addr/256)<<1), ACK_CHECK_EN);//发送器件地址0XA0,写数据
    	}
    	i2c_master_write_byte(cmd, addr%256, ACK_CHECK_EN);//发送低地址
    	i2c_master_write_byte(cmd, data, ACK_CHECK_EN);
        i2c_master_stop(cmd);
        i2c_master_cmd_begin(I2C_MASTER_NUM, cmd, 1000 / portTICK_RATE_MS);
        i2c_cmd_link_delete(cmd);
    	vTaskDelay(10 / portTICK_RATE_MS);
    }
    
    void at24cxx_write_byte(uint16_t addr, uint8_t* data, uint32_t len)
    { 
        uint32_t i=0;
        for(i=0; i<len; i++){ 
            at24cxx_write_one_byte(addr+i, data[i]);
        }
    }

# 八、串口接收线程 #

static const int UART_BUF_SIZE= 255;
    static const int I2C_BUF_SIZE = 255;
    static void rx_task(void *arg)
    { 
        uint8_t* uart_buf = (uint8_t*) malloc(UART_BUF_SIZE+1);
        uint8_t* i2c_buf = (uint8_t*) malloc(I2C_BUF_SIZE+1);
    
        ESP_LOGI("RX_TASK", "rx_task run");
        send_uart_data("rx_task run\r\n");
        while (1) { 
            const int rxBytes = uart_read_bytes(UART_NUM_1, uart_buf, UART_BUF_SIZE, 1000 / portTICK_RATE_MS);
            if (rxBytes > 0) { 
                uart_buf[rxBytes] = 0;
                ESP_LOGI("RX_TASK", "Read %d bytes: '%s'", rxBytes, uart_buf);
                // ESP_LOG_BUFFER_HEXDUMP(RX_TASK_TAG, data, rxBytes, ESP_LOG_INFO);
                if(strstr((char*)uart_buf, "read")!=NULL){ 
                    at24cxx_read_byte(0, i2c_buf, 64);
                    ESP_LOGI("RX_TASK", "at24cxx_read_byte: '%s'", i2c_buf);
                    send_uart_data((char*)i2c_buf);
                }
                // else if(strstr(uart_buf, "write")!=NULL){ 
                else{ 
                    at24cxx_write_byte(0, uart_buf, rxBytes);
                    send_uart_data("OK\r\n");
                }           
            }
        }
        free(uart_buf);
    }
    
    void app_main(void)
    { 
        // i2c_master_init();
        // uart_init();
        ESP_ERROR_CHECK(i2c_master_init());
        ESP_ERROR_CHECK(uart_init());
        xTaskCreate(rx_task, "uart_rx_task", 1024*4, NULL, configMAX_PRIORITIES, NULL);
    }

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[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA5bCP5bq35biI5YWE_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: /images/20220828/89cddfce0b2a4ec787a4457c9470eceb.png