这篇文章主要介绍基本的驱动也是用的最多的协议类驱动中的SPI,I2C和UART。首先从最简单的UART也就是串口讲起:
1.UART
UART由两根线也就是TX,RX以及波特率产生器组成，操作比较简单，配置好后，就可以发送接收数据了，注意有的MCU需要接收数据时清除某些标记。如:
2.SPI
SPI一般有三根线组成即CLK,MOSI,MISO,数据输入和输出是单独的一根线。一般的操作都是先发控制指令，再发地址，接着才是数据。例:
3.I2C
I2C一般由两根线组成，即SDA,SCL，一根时钟线，一根数据线。关于I2C相关的开始信号，响应信号，停止信号时序见后面附录图片，这些信号一般都是通用封装好的，封装函数见附件(IO口模拟I2C)。
下面重点介绍I2C的使用操作，一般通信步骤是开始信号，从机地址+读或写标记，等待回应，发送数据，等待回应（接收数据，发送回应(最后一次接收则不发回应)），停止信号，代码示例:
最后，再总结与强调一下
SPI、I2C、UART三种串行总线协议的区别：
1,字面意思上：
SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口);
I2C(INTER IC BUS)
UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器)
2.各总线的信号线：
SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。SPI总线可以实现 多个SPI设备互相连接。提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或从设备(Slave)。主从设备间可以实现全双工通信，当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线。
I2C总线是双向、两线(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口标准，具有总线仲裁机制，非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数据通信。在它的协议体系中，传输数据时都会带上目的设备的设备地址，因此可以实现设备组网。一根数据线上传输的一条报文包括：开始信号+设备地址+命令+数据+(ACK)+停止信号
UART总线是异步串口，因此一般比前两种同步串口的结构要复杂很多，一般由波特率产生器(产生的波特率等于传输波特率的16倍)、UART接收器、UART发送器组成，硬件上由两根线，一根用于发送，一根用于接收。
从第二点明显可以看出，SPI和UART可以实现全双工，但I2C不行；
总结：I2C线更少，但是技术上也更加麻烦些，因为I2C需要有双向IO的支持，而且使用上拉电阻，抗干扰能力较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信。SPI实现要简单一些，UART需要固定的波特率，就是说两位数据的间隔要相等，而SPI则无所谓，因为它是有时钟的协议。
个人学习笔记附录:
代码附件:
1 /*****************************************************************************
2 * Copyright (C) 2014-2015 China Aerospace Telecommunications Ltd. All rights reserved.
3 ------------------------------------------------------------------------------
4 * File Module : PT810 dev_I2C.c
5 * Description : I2C Drive operation center
6 * Created : 2016.10.13.
7 * Author : Yu Weifeng
8 * Function List :
9 * Last Modified :
10 * History :
11 ******************************************************************************/
12 #include "stm32f4xx_hal.h"
13 #include "CBasicTools.h"
14 #include "Config.h"
15 #include "dev_LightDistanceSensor.h"
16 #include "core_CM4.h"
17 #include "ucos_ii.h"
18
19 static void I2C_DevConfig(void);
20 static void I2C_Start();
21 static void I2C_SendByte(u8 i_ucData);
22 static u8 I2C_ReadByte(u8 i_ucAck);
23 static u8 I2C_WaitAck();
24 static void I2C_Stop();
25
26 static T_I2C_DevManage g_tI2C_Dev ={
27 .name="I2C_Dev",
28 .DevConfig =I2C_DevConfig,
29 .DevI2C_Start =I2C_Start,
30 .DevI2C_SendByte =I2C_SendByte,
31 .DevI2C_ReadByte =I2C_ReadByte,
32 .DevI2C_WaitAck =I2C_WaitAck,
33 .DevI2C_Stop =I2C_Stop,
34 };
35 //IO方向设置
36 #define SDA_IN() {GPIOB->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOB->MODER|=0<<9*2;} //PB9输入模式
37 #define SDA_OUT() {GPIOB->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOB->MODER|=1<<9*2;} //PB9输出模式
38
39 /*****************************************************************************
40 -Fuction : I2C_DevInit
41 -Description : I2C_DevInit
42 -Input :
43 -Output :
44 -Return : True/False
45 * Modify Date Version Author Modification
46 * -----------------------------------------------
47 * 2016/10/13 V1.0.0 Yu Weifeng Created
48 ******************************************************************************/
49 void I2C_DevInit()
50 {
51 RegisterI2C_Dev(&g_tI2C_Dev);
52 }
53
54 /*****************************************************************************
55 -Fuction : DelayUs
56 -Description : DelayUs
57 -Input :
58 -Output :
59 -Return : True/False
60 * Modify Date Version Author Modification
61 * -----------------------------------------------
62 * 2016/10/13 V1.0.0 Yu Weifeng Created
63 ******************************************************************************/
64 static void DelayUs(u8 i_ucTime)
65 {
66 u16 wTime = 75*i_ucTime;
67 while(wTime--);
68 }
69 //延时nus
70 //nus:要延时的us数.
71 //nus:0~190887435(最大值即2^32/[email protected]_us=22.5)
72 void delay_us(u32 nus)
73 {
74 u32 ticks;
75 u32 told,tnow,tcnt=0;
76 u32 reload=SysTick->LOAD; //LOAD的值
77 ticks=nus*84; //系统时钟晶振为84M晶振
78 OSSchedLock(); //阻止OS调度，防止打断us延时
79 told=SysTick->VAL; //刚进入时的计数器值
80 while(1)
81 {
82 tnow=SysTick->VAL;
83 if(tnow!=told)
84 {
85 if(tnow<told)tcnt+=told-tnow; //这里注意一下SYSTICK是一个递减的计数器就可以了.
86 else tcnt+=reload-tnow+told;
87 told=tnow;
88 if(tcnt>=ticks)break; //时间超过/等于要延迟的时间,则退出.
89 }
90 };
91 OSSchedUnlock(); //恢复OS调度
92 }
93
94 /*****************************************************************************
95 -Fuction : I2C_SDA_SET
96 -Description : I2C_SDA_SET
97 -Input :
98 -Output :
99 -Return : True/False
100 * Modify Date Version Author Modification
101 * -----------------------------------------------
102 * 2016/10/13 V1.0.0 Yu Weifeng Created
103 ******************************************************************************/
104 static u8 I2C_SDA_SET(u8 i_ucSetValue)
105 {
106 u8 ret=FALSE;
107 if(GPIO_PIN_SET==i_ucSetValue)
108 {
109 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET); //对应引脚PB
110 ret=TRUE;
111 }
112 else if(GPIO_PIN_RESET==i_ucSetValue)
113 {
114 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET); //对应引脚PB
115 ret=TRUE;
116 }
117 else
118 {
119 ret=FALSE;
120 DebugPrintf(ERR"I2C_SDA_SET format err\r\n");
121 }
122 return ret;
123 }
124 /*****************************************************************************
125 -Fuction : I2C_SDA_READ
126 -Description : I2C_SDA_READ
127 -Input :
128 -Output :
129 -Return :
130 * Modify Date Version Author Modification
131 * -----------------------------------------------
132 * 2016/10/13 V1.0.0 Yu Weifeng Created
133 ******************************************************************************/
134 static u8 I2C_SDA_READ()
135 {
136 u8 ret=0;
137 ret=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_9);
138 return ret;
139 }
140 /*****************************************************************************
141 -Fuction : I2C_SCL_SET
142 -Description : I2C_SCL_SET
143 -Input :
144 -Output :
145 -Return : True/False
146 * Modify Date Version Author Modification
147 * -----------------------------------------------
148 * 2016/10/13 V1.0.0 Yu Weifeng Created
149 ******************************************************************************/
150 static u8 I2C_SCL_SET(u8 i_ucSetValue)
151 {
152 u8 ret=FALSE;
153 if(GPIO_PIN_SET==i_ucSetValue)
154 {
155 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET); //对应引脚PB
156 ret=TRUE;
157 }
158 else if(GPIO_PIN_RESET==i_ucSetValue)
159 {
160 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET); //对应引脚PB
161 ret=TRUE;
162 }
163 else
164 {
165 ret=FALSE;
166 DebugPrintf(ERR"I2C_SCL_SET format err\r\n");
167 }
168 return ret;
169 }
170
171 /*****************************************************************************
172 -Fuction : I2C_DevConfig
173 -Description : I2C_DevConfig
174 -Input :
175 -Output :
176 -Return :
177 * Modify Date Version Author Modification
178 * -----------------------------------------------
179 * 2016/10/13 V1.0.0 Yu Weifeng Created
180 ******************************************************************************/
181 static void I2C_DevConfig(void)
182 {
183 GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
184
185 __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); //使能GPIOH时钟
186
187 //PB8,9初始化设置
188 GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;
189 GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出
190 GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
191 GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FAST; //快速
192 HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure);
193
194 I2C_SDA_SET(1);
195 I2C_SCL_SET(1);
196 }
197 /*****************************************************************************
198 -Fuction : I2C_Start
199 -Description : I2C_Start//产生IIC起始信号
200 -Input :
201 -Output :
202 -Return :
203 * Modify Date Version Author Modification
204 * -----------------------------------------------
205 * 2016/09/23 V1.0.0 Yu Weifeng Created
206 ******************************************************************************/
207 static void I2C_Start()
208 {
209 SDA_OUT(); //sda线输出
210 I2C_SDA_SET(1);
211 I2C_SCL_SET(1);
212 DelayUs(4);
213 I2C_SDA_SET(0);//START:when CLK is high,DATA change form high to low
214 DelayUs(4);
215 I2C_SCL_SET(0);//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
216 }
217 /*****************************************************************************
218 -Fuction : I2C_Stop
219 -Description : I2C_Stop//产生IIC起始信号
220 -Input :
221 -Output :
222 -Return :
223 * Modify Date Version Author Modification
224 * -----------------------------------------------
225 * 2016/09/23 V1.0.0 Yu Weifeng Created
226 ******************************************************************************/
227 static void I2C_Stop()
228 {
229 SDA_OUT();//sda线输出
230 I2C_SCL_SET(0);
231 I2C_SDA_SET(0);//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
232 DelayUs(4);
233 I2C_SCL_SET(1);
234 I2C_SDA_SET(1);//发送I2C总线结束信号
235 DelayUs(4);
236 }
237 /*****************************************************************************
238 -Fuction : I2C_AckGenerate
239 -Description : I2C_AckGenerate////产生ACK应答
240 -Input :
241 -Output :
242 -Return :
243 * Modify Date Version Author Modification
244 * -----------------------------------------------
245 * 2016/10/13 V1.0.0 Yu Weifeng Created
246 ******************************************************************************/
247 static void I2C_AckGenerate()
248 {
249 I2C_SCL_SET(0);
250 SDA_OUT();
251 I2C_SDA_SET(0);
252 DelayUs(2);
253 I2C_SCL_SET(1);
254 DelayUs(2);
255 I2C_SCL_SET(0);
256 }
257 /*****************************************************************************
258 -Fuction : I2C_AckGenerate
259 -Description : I2C_AckGenerate//////不产生ACK应答
260 -Input :
261 -Output :
262 -Return :
263 * Modify Date Version Author Modification
264 * -----------------------------------------------
265 * 2016/10/13 V1.0.0 Yu Weifeng Created
266 ******************************************************************************/
267 static void I2C_AckNoGenerate()
268 {
269 I2C_SCL_SET(0);
270 SDA_OUT();
271 I2C_SDA_SET(1);
272 DelayUs(2);
273 I2C_SCL_SET(1);
274 DelayUs(2);
275 I2C_SCL_SET(0);
276 }
277 /*****************************************************************************
278 -Fuction : I2C_SendByte
279 -Description : I2C_SendByte////
280 //IIC发送一个字节
281 //返回从机有无应答
282 //1，有应答
283 //0，无应答
284 -Input :
285 -Output :
286 -Return :
287 * Modify Date Version Author Modification
288 * -----------------------------------------------
289 * 2016/10/13 V1.0.0 Yu Weifeng Created
290 ******************************************************************************/
291 static void I2C_SendByte(u8 i_ucData)
292 {
293 u8 c;
294 SDA_OUT();
295 I2C_SCL_SET(0);//拉低时钟开始数据传输
296 for(c=0;c<8;c++)
297 {
298 I2C_SDA_SET((i_ucData&0x80)>>7);
299 i_ucData<<=1;
300 DelayUs(2); //对TEA5767这三个延时都是必须的
301 I2C_SCL_SET(1);
302 DelayUs(2);
303 I2C_SCL_SET(0);
304 DelayUs(2);
305 }
306 }
307 /*****************************************************************************
308 -Fuction : I2C_OnDev
309 -Description : I2C_OnDev
310 //等待应答信号到来
311 //返回值：0，接收应答失败
312 // 1，接收应答成功
313
314 -Input :
315 -Output :
316 -Return :
317 * Modify Date Version Author Modification
318 * -----------------------------------------------
319 * 2016/09/23 V1.0.0 Yu Weifeng Created
320 ******************************************************************************/
321 static u8 I2C_WaitAck()
322 {
323 u8 ucErrTime=0;
324 u8 ret=FALSE;
325 SDA_IN(); //SDA设置为输入
326 I2C_SDA_SET(1);
327 DelayUs(1);
328 I2C_SCL_SET(1);
329 DelayUs(1);
330 while(I2C_SDA_READ())
331 {
332 ucErrTime++;
333 if(ucErrTime>250)
334 {
335 I2C_Stop();
336 ret=FALSE;
337 return ret;
338 }
339 }
340 I2C_SCL_SET(0);//时钟输出0
341 ret=TRUE;
342 return ret;
343 }
344
345 /*****************************************************************************
346 -Fuction : I2C_ReadByte
347 -Description : I2C_ReadByte////
348 //读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
349 -Input :
350 -Output :
351 -Return :
352 * Modify Date Version Author Modification
353 * -----------------------------------------------
354 * 2016/10/13 V1.0.0 Yu Weifeng Created
355 ******************************************************************************/
356 static u8 I2C_ReadByte(u8 i_ucAck)
357 {
358 u8 c;
359 u8 ucReceive=0;
360 SDA_IN();//SDA设置为输入
361 for(c=0;c<8;c++ )
362 {
363 I2C_SCL_SET(0);
364 DelayUs(2);
365 I2C_SCL_SET(1);
366 ucReceive<<=1;
367 if(I2C_SDA_READ())
368 ucReceive++;
369 DelayUs(1);
370 }
371 if (!i_ucAck)
372 I2C_AckNoGenerate();//发送nACK
373 else
374 I2C_AckGenerate(); //发送ACK
375 return ucReceive;
376 }
时间： 2024-10-22 14:26:52