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  • STM32 IIC双机通信—— HAL库硬件IIC版

    参考传送门

      关于IIC的原理这里我就不多说了,网上有很多很好的解析,如果要看我个人对IIC的理解的话,可以点击查看,这里主要讲一下怎样利用STM32CubeMx实现IIC的通讯,经过个人实践,感觉HAL库的硬件IIC要比标准库的稳定。好了,下面就从STM32CubeMx 配置开始一步步实现IIC通讯。

      STM32CubeMx的配置,这里关于新建工程的步骤我就不细说了,如果还不会操作STM32CubeMx 的可以点击查看, 这里主要对IIC的配置进行说明。

      

      了解IIC的都知道,IIC通信有主从机之分,用两片STM32进行IIC通信当然也不例外,不过使用STM32CubeMx 配置有一个好处,就是不用分别配置主从机,在STM32CubeMx 配置里面,主从机的配置是一样,唯一不同的就是IIC的地址如上图,这个地址很重要,只要配置好了,基本就成功了

      还有一个要注意的,就是IIC的SDA、SCK引脚要配置成NPP模式,不然容易出现信号线忙,检测不到从机的情况。

      

      配置配好后我们生成代码,就可以进行通信了,主从机核心代码如下:

      下面是主机的重要代码:

    /* I2C2 init function  IIC配置*/
    static void MX_I2C2_Init(void)
    {
    
      hi2c2.Instance = I2C2;
      hi2c2.Init.Timing = 0x10805D88;
      hi2c2.Init.OwnAddress1 = 20;        //用户自己配置的地址
      hi2c2.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
      hi2c2.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
      hi2c2.Init.OwnAddress2 = 0;        
      hi2c2.Init.OwnAddress2Masks = I2C_OA2_NOMASK;
      hi2c2.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
      hi2c2.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
      if (HAL_I2C_Init(&hi2c2) != HAL_OK)
      {
        _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
      }
    
        /**Configure Analogue filter 
        */
      if (HAL_I2CEx_ConfigAnalogFilter(&hi2c2, I2C_ANALOGFILTER_ENABLE) != HAL_OK)
      {
        _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
      }
    
        /**Configure Digital filter 
        */
      if (HAL_I2CEx_ConfigDigitalFilter(&hi2c2, 0) != HAL_OK)
      {
        _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
      }
    
    }
    
    
    while(HAL_I2C_Master_Transmit_IT(&hi2c2 ,0x0b,&BUFF[0], 1)!= HAL_OK){}   
    //IIC主机发送函数,主要IIC配置好了,这个可以添加到main函数里面测试

      关于STM32CubeMx的HAL库IIC收发有几种函数,用户可以根据自己不同的需求进行选择,以下就是主要的几个HAL库IIC收发函数:

    /* 第1个参数为I2C操作句柄
       第2个参数为从机设备地址
       第3个参数为从机寄存器地址
       第4个参数为从机寄存器地址长度
       第5个参数为发送的数据的起始地址
       第6个参数为传输数据的大小
       第7个参数为操作超时时间   */
    HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c2,salve_add,0,0,PA_BUFF,sizeof(PA_BUFF),0x10);
    
    HAL_I2C_Mem_Write_IT();
    
    HAL_I2C_Mem_Read();
    
    HAL_I2C_Mem_Read_IT();
    
    HAL_I2C_Mem_Read_DMA();
    
    HAL_I2C_Mem_Write_DMA();
    
    
    /*    不需要用到寄存器地址的主机HAL库IIC收发函数   */
    HAL_I2C_Master_Receive();     //STM32 主机接收,不需要用到寄存器地址
    HAL_I2C_Master_Transmit();

    HAL_I2C_Master_Receive_IT();   //中断IIC接收
    HAL_I2C_Master_Receive_DMA();  //DMA 方式的IIC接收  

    HAL_I2C_Master_Transmit_IT();  
    //中断IIC发送

    HAL_I2C_Master_Transmit_DMA();  
    //DMA 方式的IIC发送

    HAL_I2C_Master_Transmit(
    &hi2c2,0x0B,PA_BUFF,sizeof(PA_BUFF),0x10); //STM32 主机发送

    /* 不需要用到寄存器地址的从机HAL库IIC收发函数   */
    HAL_I2C_Slave_Receive();    
    //STM32 从机机接收,不需要用到寄存器地址

    HAL_I2C_Slave_Transmit();  
    //STM32 从机机发送,不需要用到寄存器地址

    HAL_I2C_Slave_Receive_IT();

    HAL_I2C_Slave_Receive_DMA();

    HAL_I2C_Slave_Transmit_IT();

    HAL_I2C_Slave_Transmit_DMA();

      我这里因为只是做两个STM32间的单向通行而已,不需要对寄存器进行写数据。

      所以主机发送函数选择了 HAL_I2C_Master_Transmit( ); 函数,而我从机则选择HAL_I2C_Slave_Receive( );函数,从机代码如下:

    /*   I2C2 init function 从机IIC初始化配置   */
    static void MX_I2C2_Init(void)
    {
    
      hi2c2.Instance = I2C2;
      hi2c2.Init.Timing = 0x10805D88;
      hi2c2.Init.OwnAddress1 = 0x0A;
      hi2c2.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
      hi2c2.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
      hi2c2.Init.OwnAddress2 = 0;
      hi2c2.Init.OwnAddress2Masks = I2C_OA2_NOMASK;
      hi2c2.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
      hi2c2.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
      if (HAL_I2C_Init(&hi2c2) != HAL_OK)
      {
        _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
      }
    
        /**Configure Analogue filter 
        */
      if (HAL_I2CEx_ConfigAnalogFilter(&hi2c2, I2C_ANALOGFILTER_ENABLE) != HAL_OK)
      {
        _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
      }
    
        /**Configure Digital filter 
        */
      if (HAL_I2CEx_ConfigDigitalFilter(&hi2c2, 0) != HAL_OK)
      {
        _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
      }
    
    }
    
    while(HAL_I2C_Slave_Receive(&hi2c2, RE_BUFF, 1, 100)!= HAL_OK) {} 
    // 在配置好IIC后,可直接把该函数放到main函数测试,第一个参数是IIC通道选择,第二个参数是接收缓存,第三个数据的是接收长度,第四个参数是超时时间

      经过测试,发现如果发送数据过多,用硬件I2C收发的话,使用中断会比较稳定

      作为从机,要与主机完成通信,有一个特别要注意的事情,就是IIC配置的地址要与主机发送的地址一致,否则无法完成应答。我一开始就是直接发送自己在软件配置的IIC地址,可是没有通信成功,检查才发现,软件配置好IIC后,生成代码时,地址会最后一位补0,自动补够8位;而我从机发送出来的地址,也会把你发送的地址最后一位改为0再发送,这个我查了一下函数地层,好像是因为这是是发送函数,所以直接帮你把R/W位改为0了。所以导致我一开始怎么都调不通,使用逻辑分析仪后,分析采集到的数据才发现这个问题,于是我,直接手动改从机的IIC地址,改成逻辑分析仪发出来的地址一样,这样就通了。

      通信结果如图所示:

      

    补充2点要注意的:

      1. IIC硬件连接的时候SDA跟SCL总线注意都要上拉一个4.7K的电阻,否则IIC无法工作;

      2. 使用主从收发函数时,发送的地址要注意。如果是发送函数,发送出的地址最后一位 R/W 位如果不为0,则HAL库函数会地址把最后一位修改为0,再把地址发送出去,但是如果地址最后一位 R/W 位为0,函数就不会对地址进行修改,直接把地址发送出去;如果是接收函数,发送出去的地址最后一位 R/W位 不为1,则HAL库函数会把地址最后一位修改为1,再把地址发送出去,但是如果地址最后一位 R/W 位为1,函数就不会对地址进行修改,直接把地址发送出去.。所以从机地址设置,一定要与主机发出的地址一致才能正确应答

      例如:

      (1) HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c2,0x0a,(uint8_t *)test,sizeof(test),1000); 因为这个是读出数据函数,这里发送的地址位第8位地址位 R/W 位应该为 1,发送地址 0x0a 硬件会把最后一位改为0,把地址变成0xb 再把 0x0b这个地址发送出去 ;如果地址最后一位R/W是 1,发送地址是 0x0b ,因为最后一位为 1,那么该函数发送的地址就不会对发送的地址最后一位R/W为做出修改,直接把 0x0b 发送出去,发出去的地址依然为0x0b。

      (2) HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c2,0x0f,(uint8_t *)test,sizeof(test),1000); 因为这个是写入数据函数,R/W 位为 0,发送地址 0x0f 硬件会把最后一位改为 0 变成 0xe,如果发送的地址是 0xa ,则不会对地址进行修改,直接把地址 0x0a 发送出去。

      

      现在我以F40X系列的STM32 的 IIC 读函数为例子来翻一下函数地层分析造成这个问题的原因:

      

      来到地层我们找到发送地址的函数;

      

      

      

      上面跳转到这里我们就接近真相了,上图1是跳转下去的 IIC 写函数的地层,2 是 IIC 跳转下去的读函数的地层,这里 ADDRESS 就是用户写进IIC发送读取函数里的寻址地址了,接下来到重点了,对于I2C_OAR1_ADD0 我们再次跳转分析下去看看;

      

      从这里接收函数我们可以看到,I2C_OAR1_ADD0 最终的值应该为 0x00000001,我们依旧以地址 0x 0b 为例: 0x 0b = 0000 1011 , 由或运算的定义我们可知,数据再做或运算 (|)时, 参加运算的两个对象只要有一个为1,其值为1 , 所以 (00000001) | (0000 1011)= 0000 1011= 0x0b 。这时如果地址为 0x0xa(0000 1010),则会出现地址位最后一位R/W位被改为1的情况,运算过程为(00000001) | (0000 1010)= 0000 1011 = 0x0b ,结合这个地层运算,就不难解析为什么使用HAL库的 IIC 接收函数,发送出去的地址会出现变化的情况了。

      至于发送函数同理,I2C_OAR1_ADD0 最终的值应该为 0x00000001取反后就变成了 0x 1111 1110 ,由与运算(&)的定义可知两位同时为“1”,结果才为“1”,否则为0。所以这里我们依旧以地址0x0b = 0000 1011 为例,(1111 1110) &(0000 1011)= 0000 1010 = 0x0b,所以发送函数把地址最后一位的R/W位改为了 0 ,而当地址为 0x0a = 0000 1010 时,我们再进行运算一下可得(1111 1110) &(0000 1010)= 0000 1010  = 0x0a , 地址没有改变,所以这也就解析了上面我说的地址变化的问题了。

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