详解STM32之EEPROM
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一、I2C接口读写EEPROM（AT24C02）
——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信。
1、I 2C接口初始化
与其他对GPIO 复用的外设一样，它先调用了用户函数I2C_GPIO_Confi g() 配置好 I 2 C 所用的 I/O端口，然后再调用用户函数 I2C_Mode_Confi gu() 设置 I 2 C 的工作模式，并使能相关外设的时钟。
void I2C_EE_Init(void)
{
I2C_GPIO_Config();
I2C_Mode_Config();
/* 根据头文件 i2c_ee. 14 h 中的定义来选择 EEPROM 要写入的地址 */
#ifdef EEPROM_Block0_ADDRESS /* 选择 EEPROM Block0 来写入 */
EEPROM_ADDRESS = EEPROM_Block0_ADDRESS;
#endif
#ifdef EEPROM_Block1_ADDRESS /* 选择 EEPROM Block1 来写入 */
EEPROM_ADDRESS = EEPROM_Block1_ADDRESS;
#endif
#ifdef EEPROM_Block2_ADDRESS /* 选择 EEPROM Block2 来写入 */
EEPROM_ADDRESS = EEPROM_Block2_ADDRESS;
#endif
#ifdef EEPROM_Block3_ADDRESS /* 选择 EEPROM Block3 来写入 */
EEPROM_ADDRESS = EEPROM_Block3_ADDRESS;
#endif
}（1）EEPROM地址
AT24C02：256字节，高四位硬性规定，最低位是R/W（传输方向选择位），在制作硬件时，我们可以根据需要改变的是地址位中的 A2、A1、A0 位。原理图上面全接地，所以它的地址为 ：0xA0 或 0xA1。
2、GPIO端口初始化
static void I2C_GPIO_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/* 使能与 I2C1 有关的时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
/* 配置SCL SDA引脚速率输出方式 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; // 开漏输出
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}3、I2C模式初始化
typedef struct
{
uint32_t I2C_ClockSpeed;
uint16_t I2C_Mode;
uint16_t I2C_DutyCycle;
uint16_t I2C_OwnAddress1;
uint16_t I2C_Ack;
uint16_t I2C_AcknowledgedAddress;
} I2C_InitTypeDef;（1）I2C_Mode：本成员是选择 I 2 C 的使用方式，有 I 2 C 模式（I2C_Mode_I2C）和SMBus 模式。（I2C_Mode_SMBusDevice、I2C_Mode_SMBusHost）
（2）I2C_DutyCycle：设置的是 I 2 C 的 SCL 线时钟的占空比。在 STM32 的 I 2 C 占空比配置中有两个选择，分别为高电平时间和低电平时间之比为16 ：9 （I2C_DutyCycle_16_9）和 2 ：1（ I2C_DutyCycle_2）。
（3）I2C_OwnAddress1：本 成 员 配 置 的 是 STM32 的 I 2 C 设 备 自 己 的 地 址， 每个 连 接 到 I 2 C 总线上的设备都要有一个自己的地址，作为主机也不例外。这个地址可以被配置为 7 位和 10 位地址。我们把这个地址设置为 0x0A （自定义宏I2C1_OWN_ADDRESS7 的值）。
（4）I2C_Ack_Enable：本成员关于 I 2 C 应答设置，设置为使能则每接收到一个字节就返回一个应答信号。配置为允许应答（I2C_Ack_Enable），这是绝大多数遵循 I 2 C标准的设备通信的要求，改为禁止应答 （I2C_Ack_Disable）往往会导致通信错误。
（5）I2C_AcknowledgeAddress：本成员选择 I 2 C 的寻址模式是 7 位还是 10 位地址。这需要根据实际连接到 I 2C 总线上设备的地址进行选择。与 EEPROM 进行通信，使用的为 7 位寻址模式（I2C_AcknowledgedAddress_7bit）。
（6）I2C_ClockSpeed：本成员设置的是 I 2 C 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分频值写入到 I 2 C 的时钟控制寄存器。而我们写入的这个参数值不得高于 400 kHz。——400000
对结构体成员赋值完成后，我们调用库函数 I2C_Init() 根据我们的配置对 I 2 C 进行初始化， 并调用库函数 I2C_Cmd() 使能I 2 C 外设。
static void I2C_Mode_Configu(void)
{
I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C; /* I2C 配置 */
I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2; /* 高电平数据稳定，低电平数据变化 SCL 时钟线的占空比 */
I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = I2C1_OWN_ADDRESS7;
I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable ;
I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; /* I2C 的寻址模式 */
I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = I2C_Speed; /* 通信速率 */
I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure); /* I2C1 初始化 */
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE); /* 使能 I2C1 */
}二、对EEPROM的读写操作
void I2C_Test(void)
{
u16 i;
printf("写入的数据nr");
for ( i = 0; i <= 255; i++ ) //填充缓冲
{
I2c_Buf_Write[i] = i;
printf("0x%02X ", I2c_Buf_Write[i]);
if (i % 16 == 15)
{
printf("nr");
}
}
I2C_EE_BufferWrite( I2c_Buf_Write, EEP_Firstpage, 256); //将 I2c_Buf_Write 中顺序递增的数据写入 EERPOM 中
printf("nr 写成功nr");
printf("nr 读出的数据nr");
I2C_EE_BufferRead(I2c_Buf_Read, EEP_Firstpage, 256); //将 EEPROM 读出数据顺序保持到 I2c_Buf_Read 中
//将 I2c_Buf_Read 中的数据通过串口打印
for (i = 0; i < 256; i++)
{
if (I2c_Buf_Read[i] != I2c_Buf_Write[i])
{
printf("0x%02X ", I2c_Buf_Read[i]);
printf("错误:I2C EEPROM 写入与读出的数据不一致nr");
return;
}
printf("0x%02X ", I2c_Buf_Read[i]);
if (i % 16 == 15)
{
printf("nr");
}
}
printf("I2C(AT24C02)读写测试成功nr");
}功能是把数值 0 ～ 255 按顺序填入缓冲区数组，并通过串口打印到终端，接着通过用户函数I2C_EE_BufferWrite()把缓冲区的数据写入EEPROM。写入成功之后，利用用户函数 I2C_EE_BufferRead() 把数据读取出来，进行校验，判断数据是否被正确写入。
void I2C_EE_BufferWrite(u8* pBuffer, u8 WriteAddr, u16 NumByteToWrite)
{
u8 NumOfPage = 0, NumOfSingle = 0, Addr = 0, count = 0;
Addr = WriteAddr % I2C_PageSize;
count = I2C_PageSize - Addr;
NumOfPage = NumByteToWrite / I2C_PageSize;
NumOfSingle = NumByteToWrite % I2C_PageSize;
/* If WriteAddr is I2C_PageSize aligned */
if (Addr == 0)
{
/* If NumByteToWrite < I2C_PageSize */
if (NumOfPage == 0)
{
I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
}
/* If NumByteToWrite > I2C_PageSize */
else
{
while (NumOfPage--)
{
I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, I2C_PageSize);
I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
WriteAddr += I2C_PageSize;
pBuffer += I2C_PageSize;
}
if (NumOfSingle != 0)
{
I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
}
}
}
/* If WriteAddr is not I2C_PageSize aligned */
else
{
/* If NumByteToWrite < I2C_PageSize */
if (NumOfPage == 0)
{
I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
}
/* If NumByteToWrite > I2C_PageSize */
else
{
NumByteToWrite -= count;
NumOfPage = NumByteToWrite / I2C_PageSize;
NumOfSingle = NumByteToWrite % I2C_PageSize;
if (count != 0)
{
I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, count);
I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
WriteAddr += count;
pBuffer += count;
}
while (NumOfPage--)
{
I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, I2C_PageSize);
I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
WriteAddr += I2C_PageSize;
pBuffer += I2C_PageSize;
}
if (NumOfSingle != 0)
{
I2C_EE_PageWrite(pBuffer, WriteAddr, NumOfSingle);
I2C_EE_WaitEepromStandbyState();
}
}
}
}AT24C02 的 EEPROM 分为 32 页，每页可存储8个字节的数据，若在同一页写入超过 8 字节，则超过的部分会被写在该页的起始地址，这样部分数据会被覆盖。为了把连续的缓冲区数组按页写入 EEPROM，就需要对缓冲区进入分页处理。I2C_EE_BufferWrite() 函数根据我们输入的缓冲区大小参数 NumByteToWrite，计算出我们需要写入多少页，并计算写入位置。分页处理好之后，调用 I2C_EE_PageWrite() 函数，这个函数是与 EEPROM 进行 I 2 C通信的最底层函数，它与 STM32 的 I 2 C 库函数使用密切相关。
void I2C_EE_PageWrite(u8* pBuffer, u8 WriteAddr, u8 NumByteToWrite)
{
while (I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE); /* Send START condition */
while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); /* Test on EV5 and clear it */
I2C_Send7bitAddress(I2C1, EEPROM_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter); /* Send EEPROM address for write */
while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)); /* Test on EV6 and clear it */
I2C_SendData(I2C1, WriteAddr); /* Send the EEPROM's internal address to write to */
while (! I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)); /* Test on EV8 and clear it */
while (NumByteToWrite--) /* While there is data to be written */
{
I2C_SendData(I2C1, *pBuffer); /* Send the current byte */
pBuffer++; /* Point to the next byte to be written */
while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) ); /* Test on EV8 and clear it */
}
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE); /* Send STOP condition */
}1、EEPROM页写入时序
这个页写入的函数是根据 EEPROM 的页写入时序来编写的。
调用库函数I2C_Generate START() 产生 I 2 C 的通信起始信号 S。
调用库函数I2C_Send7bitAddress() 把前面条件编译中赋值的变量EEPROM_ADDRESS 地 址 通 过 I 2 C1接口发送出去，数据传输方向为STM32的I2 C发送数据（I2C_Direction_Transmitter）。
调 用 库 函 数I2C_SendData() ， 请 注 意 这 个 库 函 数 的 输 入 参 数 为WriteAddr，根据 EEPROM 的页写入时序，发送完 I 2 C 的地址后的第一个数据并不就是要写入 EEPROM 的数据， EEPROM 对这个数据解释为将要对存储矩阵写入的地址，这个参数 WriteAddr 是在我们调用 I2C_EE_PageWrite() 函数时作为参数输入的。这个库函数实际上是把数据传输到数据寄存器，再由 I 2 C 模块根据 I 2 C 协议发送出
去。
调用I2C_SendData() 函数，向 EEPROM 发送要写入的数据，根据EEPROM 的页写入时序，这些数据将会被写入到前面发送的页地址中，若连续写入超过一页的最大字节数（8个），则多出来的数据会重新从该页的起始地址连续写入，覆盖前面的数据。
调用库函数I2C_Generate STOP() 产生 I 2 C 传输结束信号，完成一次 I2 C 通信。
2、I2C事件检测
在 I 2 C的通信过程中，会产生一系列的事件，出现事件后在相应的寄存器中会产生标志位。
若发出了起始信号，会产生事件 5（EV5），即 STM32 的 I 2 C成为主机模式；继续发送完 I 2C 设备寻址并得到应答后，会产生 EV6，即 STM32 的 I 2C 成为数据发送端；之后发送数据完成会产生 EV8 等。我们在做出 I 2 C 通信操作时，可以通过循环调用库函数I2C_CheckEvent()进行事件查询，以确保上一操作完成后才进行下一操作。
3、等到EEPROM内部写入完成
void I2C_EE_WaitEepromStandbyState(void)
{
vu16 SR1_Tmp = 0;
do
{
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE); /* Send START condition */
SR1_Tmp = I2C_ReadRegister(I2C1, I2C_Register_SR1); /* Read I2C1 SR1 register */
I2C_Send7bitAddress(I2C1, EEPROM_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter); /* Send EEPROM address for write */
}
while (!(I2C_ReadRegister(I2C1, I2C_Register_SR1) & 0x0002));
I2C_ClearFlag(I2C1, I2C_FLAG_AF); /* Clear AF flag */
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE); /* STOP condition */
}利用了 EEPROM 在接收完数据后，启动内部周期写入数据的时间内不会对主机的请求做出应答的特性。所以利用这个函数循环发送起始信号，若检测到 EEPROM 的应答，则说明 EEPROM 已经完成上一步的数据写入，进入 Standby 状态，可以进行下一步的操作了。
三、EEPROM读
void I2C_EE_BufferRead(u8* pBuffer, u8 ReadAddr, u16 NumByteToRead)
{
//*((u8 *)0x4001080c) |=0x80;
while (I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY)); // Added by Najoua
/* Send START condition */
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
//*((u8 *)0x4001080c) &=~0x80;
/* Test on EV5 and clear it */
while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
/* Send EEPROM address for write */
I2C_Send7bitAddress(I2C1, EEPROM_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);
/* Test on EV6 and clear it */
while (!I2C_CheckEvent(I2C1,
I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
/* Clear EV6 by setting again the PE bit */
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
/* Send the EEPROM's internal address to write to */
I2C_SendData(I2C1, ReadAddr);
/* Test on EV8 and clear it */
while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
/* Send STRAT condition a second time */
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
/* Test on EV5 and clear it */
while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
/* Send EEPROM address for read */
I2C_Send7bitAddress(I2C1, EEPROM_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver);
/* Test on EV6 and clear it */
while (!I2C_CheckEvent(I2C1,
I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));
/* While there is data to be read */
while (NumByteToRead)
{
if (NumByteToRead == 1)
{
/* Disable Acknowledgement */
I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
/* Send STOP Condition */
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
}
/* Test on EV7 and clear it */
if (I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))
{
/* Read a byte from the EEPROM */
*pBuffer = I2C_ReceiveData(I2C1);
/* Point to the next location where the byte read will be
saved */
pBuffer++;
/* Decrement the read bytes counter */
NumByteToRead--;
}
}
/* Enable Acknowledgement to be ready for another reception */
I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);
}四、使用 I2 C读写EEPROM流程总结
（1）配置 I/O 端口，确定并配置 I 2 C 的模式，使能 GPIO 和 I 2 C 时钟。
（2）写 ：
① 检测 SDA 是否空闲。
② 按 I 2 C 协议发出起始信号。
③ 发出 7 位器件地址和写模式。
④ 要写入的存储区首地址。
⑤ 用页写入方式或字节写入方式写入数据。
⑥ 发送 I 2 C 通信结束信号。
每个操作之后要检测“事件”是否成功。写完后检测 EEPROM 是否进入Standby状态。
（3）读 ：
① 检测 SDA 是否空闲。
② 按 I 2 C 协议发出起始信号。
③ 发出 7 位器件地址和写模式（伪写）。
④ 发出要读取的存储区首地址。
⑤ 重发起始信号。
⑥ 发出 7 位器件地址和读模式。
⑦ 接收数据。
类似写操作，每个操作之后要检测“事件”是否成功。
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