Программный I2C для STM32

[G1KuL1N]

В общем понадобилось тут подвесить FRAM к STM32, а пины аппаратных I2C были уже заняты, ну решил не менять пины, а добавить себе на вооружение на всякий, программный I2C. То что удалось нагуглить либо работало криво, либо приходилось допиливать и допиливать. Ну и написал свой с блекджеком и ш.. Так как в сети примеров мало программного I2C на STM32 то решил поделиться. Вдруг кому пригодится. Работает с библиотекой HAL, поправить нужно только под  свой камень и свои порты и все работает.

I2C.h

#ifndef __I2C_H_H__
#define __I2C_H_H__
// G1KuL1N
// ПОДКЛЮЧИТЬ БИБЛИОТЕКУ СВОЕГО КОНТРОЛЛЕРА

#include "stm32f4xx_hal.h"

// В CUBE MX порты I2C настроить на выход (либо в main.c вручну подать тактирование на нужны GPIO) 

//---подключение шины к пинам-----------------------------------------------------
#define SCL_I HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_15);   
#define SDA_I HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_14);
#define SCL_O HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET);
#define SDA_O HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_RESET);
//--------------------------------------------------------------------------------
void i2c_init (void);               // Инициализация шины
void i2c_start_cond (void);        // Генерация условия старт
void i2c_restart_cond (void);      // Генерация условия рестарт
void i2c_stop_cond (void) ;       // Генерация условия стоп  
uint8_t i2c_send_byte (uint8_t data) ;      //Передать байт (вх. аргумент передаваемый байт) (возвращает 0 - АСК, 1 - NACK) 
uint8_t i2c_get_byte (uint8_t last_byte) ;  //Принять байт (если последний байт то входной аргумент = 1, если будем считывать еще то 0)(возвращает принятый байт)
//--------------------------------------------------------------------------------
// ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
//=========================================================================================
//   Запись uint16_t во внешнюю еепром (FRAM FM24CL64) или любой другой 24LC памяти, 
//	 две ячейки,  указывается адрес первой ячейки, следующая идет adr++
//=========================================================================================
//
//void FRAM_W_INT(uint16_t adr, uint16_t dat){
//i2c_start_cond ();
//i2c_send_byte (0xA2); //адрес чипа + что будем делать (записывать)
//i2c_send_byte    ((adr & 0xFF00) >> 8);  
//i2c_send_byte    (adr & 0x00FF);
//i2c_send_byte    ((dat & 0xFF00) >> 8);  
//i2c_send_byte    (dat & 0x00FF);
//i2c_stop_cond();
//}

//=========================================================================================
//   Считывание uint16_t из внешней еепром (FRAM FM24CL64) или любой другой 24LC памяти, 
//	 две ячейки,  указывается адрес первой ячейки, следующая идет adr++
//=========================================================================================
//uint16_t FRAM_R_INT(uint16_t adr){
//uint16_t dat;
//i2c_start_cond ();
//i2c_send_byte (0xA2);
//i2c_send_byte    ((adr & 0xFF00) >> 8);  
//i2c_send_byte    (adr & 0x00FF);
//i2c_restart_cond ();
//i2c_send_byte (0xA3);
//dat =  i2c_get_byte(0);	
//dat <<= 8; 
//dat |= i2c_get_byte(1);
//i2c_stop_cond();
//return dat;
//}

// G1KuL1N

#endif /* __I2C_H_H__ */

i2C.c

#include "I2C.h"

volatile uint8_t i2c_frame_error=0; 

//-----------------------------------------------------------
__STATIC_INLINE void Delay_us (uint32_t __IO us) //Функция задержки в микросекундах us
{
us *=(SystemCoreClock/1000000)/5;
	while(us--);
}

//----------------------------------------------------
void SCL_in (void) //функция отпускания SCL в 1, порт на вход (необходимо установить используемый порт) 
	{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_15;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
	}
//----------------------------------------------------
void SCL_out (void) //функция притягивания SCL в 0 (необходимо установить используемый порт) 
	{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_15;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
	SCL_O;
	}
//----------------------------------------------------
void SDA_in (void) //функция отпускания SDA в 1, порт на вход (необходимо установить используемый порт) 
	{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_14;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
	}
//----------------------------------------------------
void SDA_out (void) //функция притягивания SDA в 0 (необходимо установить используемый порт) 
	{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_14;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
	SDA_O
	}

//----------------------------------------------------
void i2c_stop_cond (void)  // функция генерации условия стоп 
{
    uint16_t SCL, SDA;
		SCL_out(); // притянуть SCL (лог.0)
    Delay_us(10);
    SDA_out(); // притянуть SDA (лог.0)
    Delay_us(10);

    SCL_in(); // отпустить SCL (лог.1)
    Delay_us(10);
    SDA_in(); // отпустить SDA (лог.1)
    Delay_us(10);
    		
    // проверка фрейм-ошибки
    i2c_frame_error=0;		// сброс счётчика фрейм-ошибок
    SCL=SCL_I;
		SDA=SDA_I;
		if (SCL == 0) i2c_frame_error++;   // проберяем, чтобы на ноге SDA была лог.1, иначе выдаём ошибку фрейма
    if (SDA == 0) i2c_frame_error++;   // проберяем, чтобы на ноге SCL была лог.1, иначе выдаём ошибку фрейма
    Delay_us(40);
   }

void i2c_init (void) // функция инициализации шины
{
    i2c_stop_cond();   // стоп шины
    i2c_stop_cond();   // стоп шины
}
//----------------------------------------------------
void i2c_start_cond (void)  // функция генерации условия старт
{
		SDA_out(); // притянуть SDA (лог.0)
    Delay_us(10);
    SCL_out(); // притянуть SCL (лог.0)
    Delay_us(10);
}
//----------------------------------------------------
void i2c_restart_cond (void)   // функция генерации условия рестарт
{
    SDA_in(); // отпустить SDA (лог.1)
    Delay_us(10);
    SCL_in(); // отпустить SCL (лог.1)
    Delay_us(10);
    SDA_out(); // притянуть SDA (лог.0)
    Delay_us(10);
    SCL_out(); // притянуть SCL (лог.0)
    Delay_us(10);
}
//----------------------------------------------------
uint8_t i2c_send_byte (uint8_t data)  // функция  отправки байта  
{   
 uint8_t i;
 uint8_t ack=1;           //АСК, если АСК=1 – произошла ошибка
uint16_t SDA;   
	for (i=0;i<8;i++)
    {
        if (data & 0x80) 
				{
				SDA_in(); // лог.1
        }
				else 
				{
				SDA_out(); // Выставить бит на SDA (лог.0
				}
        Delay_us(10);
        SCL_in();   // Записать его импульсом на SCL       // отпустить SCL (лог.1)
        Delay_us(10);
        SCL_out(); // притянуть SCL (лог.0)
        data<<=1; // сдвигаем на 1 бит влево
					
    }
    SDA_in(); // отпустить SDA (лог.1), чтобы ведомое устройство смогло сгенерировать ACK
     Delay_us(10);
    SCL_in(); // отпустить SCL (лог.1), чтобы ведомое устройство передало ACK
     Delay_us(10);
    SDA=SDA_I;
		if (SDA==0x00) ack=1; else ack=0;    // Считать ACK

    SCL_out(); // притянуть SCL (лог.0)  // приём ACK завершён

    return ack; // вернуть ACK (0) или NACK (1)   

}
//----------------------------------------------------
uint8_t i2c_get_byte (uint8_t last_byte) // функция принятия байта
{
 uint8_t i, res=0;
	uint16_t SDA;
    SDA_in(); // отпустить SDA (лог.1)

    for (i=0;i<8;i++)
    {
        res<<=1;
        SCL_in(); // отпустить SCL (лог.1)      //Импульс на SCL
        Delay_us(10);
				SDA_in();
				SDA=SDA_I;
				if (SDA==1) res=res|0x01; // Чтение SDA в переменную  Если SDA=1 то записываем 1
        SCL_out(); // притянуть SCL (лог.0)
        Delay_us(10);
    }

    if (last_byte==0){ SDA_out();} // притянуть SDA (лог.0)     // Подтверждение, ACK, будем считывать ещё один байт
    else {SDA_in();} // отпустить SDA (лог.1)                 // Без подтверждения, NACK, это последний считанный байт
    Delay_us(10);
    SCL_in(); // отпустить SCL (лог.1)
    Delay_us(10);
    SCL_out(); // притянуть SCL (лог.0)
    Delay_us(10);
    SDA_in(); // отпустить SDA (лог.1)

    return res; // вернуть считанное значение
}

 

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[mail_robot]

редко пригождается конечно, но иногда вполне себе решение. Плюс

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[MasterElectric]

Программный I2C на HAL, такое себе решение. А таймеры все тоже закончились)

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[G1KuL1N]

Это решение "в лоб", но работает, просто и быстро, написано за 20 минут так как горело, и с ходу рабочего решения не нашел. Задержку на таймере конечно лучше но необязательно, для ценителей программного времени там переделать 10 минут на таймер (хотя тот кто считает такты никогда в здравом уме не  будет использовать программный  i2C, когда есть аппаратный ). На HAL так как это встроено в большую программу которая работает с HAL. Понадобилось просто подвесить в проект FRAM но уже все было готово и переделывать было бы долго и нудно. 

[Alex]

10 us - много. Практически все I2C-девайсы работают на тактовой в 100 КГц, так что можно раза в 2 поднимать частоту смело. Или задефайнить её, чтобы пользователь сам указывал.

[mail_robot]

обычно для софтового i2c высокой скорости и не требуется. Но я думаю что не такая уж и проблема чуть допилить предложенное решение. А на HAL оно или нет, вообще никакой разницы. Да и сколько там HALа то? Записать пин, да прочитать. Переписать это на регистры 5 минут, да и того не стоит вообще

Изменено 15 августа, 2018 пользователем mail_robot

[Alex]

33 минуты назад, mail_robot сказал:

обычно для софтового i2c высокой скорости и не требуется

Прочтите, пожалуйста, ещё раз мой пост и попытайтесь понять, о чём я там написал.

[mail_robot]

вы слишком акцентируете именно на своем посте

[Alex]

Если Вы отвечали не мне - прошу пардону... Ибо между моим постом и Вашим нет никакой логической связи.

[MasterElectric]

интересно сколько за время передачи пакета по i2c, F4 успеет прос..ть полезной работы на блокирующих Delay. Неужели нельзя столь медленный интерфейс реализовать на таймере. выдавливать биты в прерывании таймера, самый лучший вариант это битбандинг для размотки параллельных данных в последовательность бит.

Изменено 16 августа, 2018 пользователем MasterElectric

[G1KuL1N]

Уважаемый MasterElectric я выше уже ответил по этому поводу, не спорю с таймером лучше, но если ценим процессорное время - юзаем аппаратный I2C, и нет больше никаких "самых лучших вариантов". Во-вторых когда мне понадобился срочно программный I2C, если-б я залез сюда на форум, наткнулся бы на  Ваш пост с программным I2C с таймерами и бит-бандингом, я бы включил его себе с мыслью: вот чел молодец какой,  выложил не поленился, спасибо ему. Так что как есть, так есть.

[Геннадий]

Разве I2C перестал поддерживать до 127 устройств на двух пинах? Или же FRAM не делит шину ни с кем?

[G1KuL1N]

Пины аппартаного I2C заняты плата разведена, FRAM навесом

[mail_robot]

у человека в первом посте все конкретно расписано что и зачем и в каких случаях. Чего накинулись то? Узкая специальная задача, применение которой - раз в сто лет заткнуть аппаратную дырку

[artos5]

В 13.08.2018 в 10:55, G1KuL1N сказал:

В общем понадобилось тут подвесить FRAM к STM32

Спасибо! По твоему примеру , запустил у себя еепром 24с08 в связке с STM32F100!  

[Гость Алексей Ададуров]

Столкнулся с тем, что в STM32F103С8T6 и STM32F10RBT6 при работе с I2C через HAL начинает глючить USB. Думаю попробовать прикрутить софтовую реализацию -- и нашел вашу. Большое спасибо!

[Гость Roman]

Переплутал SDA/SCL линии в плате прототипа, а на исправление нужно много времени, пришлось искать обходной путь. Софтварная реализация спасла меня

[Aleksandr Z]

В этом коде адрес передаётся полностью.

//------------------------------------------------
//#define EEP_SIZE 1024 // 24C08
#define EEP_SIZE 2048 // 24C16
#define ADDR_H_MASK ((EEP_SIZE - 1) >> 8)

void EEPROM_Write16(uint16_t addr, uint16_t data)
{
	uint8_t addr_h = addr >> 8;
	
	addr_h &= ADDR_H_MASK;// mask 2 kByte if eeprom 24C16
	addr_h <<= 1;// shift 1
	addr_h |= SLAVE_OWN_ADDRESS;// |= 0xA0
	addr_h |= I2C_REQUEST_WRITE;// |= 0x00
	// start
	i2c_start_cond();
	// send address
	i2c_send_byte(addr_h);	
	i2c_send_byte(addr & 0xFF);
	// send data
	i2c_send_byte(data >> 8);  
	i2c_send_byte(data & 0xFF);
	// stop
	i2c_stop_cond();
}
//------------------------------------------------
uint16_t EEPROM_Read16(uint16_t addr)
{
	uint16_t data_out;
	uint8_t buffer[2];
	uint8_t addr_h = addr >> 8;
	
	addr_h &= ADDR_H_MASK;// mask 2 kByte if eeprom 24C16
	addr_h <<= 1;// shift 1
	// start
	i2c_start_cond();
	// send address + request write
	i2c_send_byte((addr_h | SLAVE_OWN_ADDRESS | I2C_REQUEST_WRITE));
	i2c_send_byte(addr & 0xFF);
	// restart
	i2c_restart_cond ();
	// send request read
	i2c_send_byte((SLAVE_OWN_ADDRESS | I2C_REQUEST_READ));
	// read
	buffer[0] = i2c_get_byte(0x00);
	buffer[1] = i2c_get_byte(0x01);
	// stop
	i2c_stop_cond();
	
	data_out = (uint16_t)(buffer[0] << 8) + (uint16_t)(buffer[1]);
	return data_out;
}
//------------------------------------------------

 

[Aleksandr Z]

Дефайны запросов потерялись

#define I2C_REQUEST_WRITE 0x00
#define I2C_REQUEST_READ  0x01
#define SLAVE_OWN_ADDRESS 0xA0 // или 0xA2 - Аппаратный адрес