stm32 freertos下基于 hal库的模拟I2C驱动实现

一 前言

最近搞了两个项目，调了一版freertos下基于hal库得模拟I2C驱动，非常实用，直接拷贝就能用，这里做下记录，主要用到如下四个文件：

• delay.c
• delay.h
• i2cc.c
• i2cc.h

二 代码实现

delay.c

#include "main.h"
#include "delay.h"

// achieve by DWT
void delay_init(void)
{
    CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;  // 使能 DWT 外设
    DWT->CYCCNT = 0;                                 // 清除计数器
    DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;             // 使能 cycle counter
}

void delay_us(uint16_t us)
{
    uint32_t cycles = us * (SystemCoreClock / 1000000);  // 72MHz 时，cycles = us × 72
    uint32_t start = DWT->CYCCNT;
    while ((DWT->CYCCNT - start) < cycles);
}

void delay_ms(uint16_t ms)
{
    for(uint32_t i = 0;i < ms;i++)
        delay_us(1000);
}

delay.h

#ifndef BSP_DELAY_H_
#define BSP_DELAY_H_

void delay_init(void);       /* 初始化延迟函数 */
void delay_ms(uint16_t nms);            /* 延时nms */
void delay_us(uint16_t nus);            /* 延时nus */

#endif /* BSP_DELAY_H_ */

i2cc.c

#include "i2cc.h"
#include "delay.h"

/**
 * @brief       IIC延时函数,用于控制IIC读写速度
 * @param       无
 * @retval      无
 */
static void iic_delay(void)
{
    delay_us(2);    /* 2us的延时, 读写速度在250Khz以内 */
}

/**
 * @brief       产生IIC起始信号
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void iic_start(void)
{
    IIC_SDA(1);
    IIC_SCL(1);
    iic_delay();
    IIC_SDA(0);     /* START信号: 当SCL为高时, SDA从高变成低, 表示起始信号 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(0);     /* 钳住I2C总线，准备发送或接收数据 */
    iic_delay();
}

/**
 * @brief       产生IIC停止信号
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void iic_stop(void)
{
    IIC_SDA(0);     /* STOP信号: 当SCL为高时, SDA从低变成高, 表示停止信号 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);
    iic_delay();
    IIC_SDA(1);     /* 发送I2C总线结束信号 */
    iic_delay();
}

/**
 * @brief       等待应答信号到来
 * @param       无
 * @retval      1，接收应答失败
 *              0，接收应答成功
 */
uint8_t iic_wait_ack(void)
{
    uint8_t waittime = 0;
    uint8_t rack = 0;

    IIC_SDA(1);     /* 主机释放SDA线(此时外部器件可以拉低SDA线) */
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);     /* SCL=1, 此时从机可以返回ACK */
    iic_delay();

    while (IIC_READ_SDA)    /* 等待应答 */
    {
        waittime++;

        if (waittime > 250)
        {
            iic_stop();
            rack = 1;
            break;
        }
    }

    IIC_SCL(0);     /* SCL=0, 结束ACK检查 */
    iic_delay();
    return rack;
}

/**
 * @brief       产生ACK应答
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void iic_ack(void)
{
    IIC_SDA(0);     /* SCL 0 -> 1  时 SDA = 0,表示应答 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);     /* 产生一个时钟 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(0);
    iic_delay();
    IIC_SDA(1);     /* 主机释放SDA线 */
    iic_delay();
}

/**
 * @brief       不产生ACK应答
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void iic_nack(void)
{
    IIC_SDA(1);     /* SCL 0 -> 1  时 SDA = 1,表示不应答 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);     /* 产生一个时钟 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(0);
    iic_delay();
}

/**
 * @brief       IIC发送一个字节
 * @param       data: 要发送的数据
 * @retval      无
 */
void iic_send_byte(uint8_t data)
{
    uint8_t t;

    for (t = 0; t < 8; t++)
    {
        IIC_SDA((data & 0x80) >> 7);    /* 高位先发送 */
        iic_delay();
        IIC_SCL(1);
        iic_delay();
        IIC_SCL(0);
        data <<= 1;     /* 左移1位,用于下一次发送 */
    }
    IIC_SDA(1);         /* 发送完成, 主机释放SDA线 */
}

/**
 * @brief       IIC读取一个字节
 * @param       ack:  ack=1时，发送ack; ack=0时，发送nack
 * @retval      接收到的数据
 */
uint8_t iic_read_byte(uint8_t ack)
{
    uint8_t i, receive = 0;

    for (i = 0; i < 8; i++ )    /* 接收1个字节数据 */
    {
        receive <<= 1;  /* 高位先输出,所以先收到的数据位要左移 */
        IIC_SCL(1);
        iic_delay();

        if (IIC_READ_SDA)
        {
            receive++;
        }

        IIC_SCL(0);
        iic_delay();
    }

    if (!ack)
    {
        iic_nack();     /* 发送nACK */
    }
    else
    {
        iic_ack();      /* 发送ACK */
    }

    return receive;
}

i2cc.h

#ifndef _I2CC_H_
#define _I2CC_H_


#include "main.h"
#include "data.h"

/******************************************************************************************/
/* 引脚 定义 */

#define IIC_SCL_GPIO_PORT               I2C_SCL_GPIO_Port
#define IIC_SCL_GPIO_PIN                I2C_SCL_Pin
#define IIC_SDA_GPIO_PORT               I2C_SDA_GPIO_Port
#define IIC_SDA_GPIO_PIN                I2C_SDA_Pin
/******************************************************************************************/

/* IO操作 */
#define IIC_SCL(x)        do{ x ? \
                              HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
                              HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
                          }while(0)       /* SCL */

#define IIC_SDA(x)        do{ x ? \
                              HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \
                              HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \
                          }while(0)       /* SDA */

#define IIC_READ_SDA     HAL_GPIO_ReadPin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN) /* 读取SDA */


/* IIC所有操作函数 */
void iic_start(void);           /* 发送IIC开始信号 */
void iic_stop(void);            /* 发送IIC停止信号 */
void iic_ack(void);             /* IIC发送ACK信号 */
void iic_nack(void);            /* IIC不发送ACK信号 */
uint8_t iic_wait_ack(void);     /* IIC等待ACK信号 */
void iic_send_byte(uint8_t txd);/* IIC发送一个字节 */
uint8_t iic_read_byte(unsigned char ack);/* IIC读取一个字节 */
void get_tempare(void);


#endif /* _I2CC_H_ */

三 总结

使用时，cubeIDE配置相应的GPIO管脚，SDA管脚要配置为开漏，然后main函数里面调用delay_init启动DWT模块，再调用I2C相关函数组成操作接口即可。