CW32單片機I2C接口讀寫EEPROM芯片介紹

一、概述

CW32L083 內部集成 2 個 I2C 控制器，能按照設定的傳輸速率（標準，快速，高速）將需要發送的數據按照 I2C 規范串行發送到 I2C 總線上，或從總線上接收數據，并對通信過程中的狀態進行檢測，另外還支持多主機通信中的總線沖突和仲裁處理。

二、主要功能

? 支持主機發送 / 接收，從機發送 / 接收四種工作模式

? 支持時鐘延展 ( 時鐘同步 ) 和多主機通信沖突仲裁

? 支持標準 (100Kbps)/ 快速 (400Kbps)/ 高速 (1Mbps) 三種工作速率

? 支持 7bit 尋址功能

? 支持 3個從機地址

? 支持廣播地址

? 支持輸入信號噪聲過濾功能

? 支持中斷狀態查詢功能

1.協議介紹

I2C 總線使用兩根信號線（數據線 SDA 和時鐘線 SCL）在設備間傳輸數據。SCL 為單向時鐘線，固定由主機驅動。SDA 為雙向數據線，在數據傳輸過程中由收發兩端分時驅動。I2C 總線上可以連接多個設備，所有設備在沒有進行數據傳輸時都處于空閑狀態（未尋址從機接收模式），任一設備都可以作為主機發送 START 起始信號來開始數據傳輸，在 STOP 停止信號出現在總線上之前，總線一直處于 被占用狀態。I2C 通信采用主從結構，并由主機發起和結束通信。主機通過發送 START 起始信號來發起通信，之后發送 SLA+W/R 共 8bit 數據（其中，SLA 為 7bit 從機地址，W/R 為讀寫位），并在第 9個SCL 時鐘釋放 SDA 總線， 對應的從機在第 9個SCL 時鐘占用 SDA 總線并輸出 ACK 應答信號，完成從機尋址。此后根據主機發送的第 1 字 節的 W/R 位來決定數據通信的發端和收端，發端每發送 1個字節數據，收端必須回應 1個ACK 應答信號。數據傳輸完成后，主機發送 STOP 信號結束本次通信。

2.功能框圖

I2C 模塊主要包括時鐘發生器、輸入濾波器、地址比較器、協議控制邏輯、仲裁和同步邏輯、以及相關寄存器等。

CW32L083 支持用戶靈活選擇 GPIO 作為 I2C 通信引腳，如下表所示：

3.I2C中斷

I2C 控制寄存器 I2Cx_CR 的 SI 位域為中斷標志位。當 I2C 狀態寄存器 I2Cx_STAT 的 STAT 位域值發生改變（變成 0xF8 除外）時，I2Cx_CR.SI 標志位就會被置位，同時產生中斷請求。在用戶 I2C 中斷服務程序中，應查詢 I2C 狀態寄存器 I2Cx_STAT 的 STAT 位域值獲取 I2C 總線的狀態，以確定中斷產生原因。設置 I2Cx_CR.SI 為 0 清除該標志位。

4.工作模式

I2C 控制器支持 4 種工作模式：主機發送模式、主機接收模式、從機發送模式、從機接收模式。另外還支持廣播 接收模式，其工作方式和從機接收模式類似。

三、EEPROM(CW24C02AD)

1.功能簡介

CW24C02是一個2Kbit的串行EEPROM存儲芯片，可存儲256個字節數據。芯片內部分為32頁，每頁8字節。工作電壓范圍為1.7V到5.5V，I2C接口時鐘頻率為 1MHz (5V，3V)，400 KHz (1.7V)。器件地址為1010 A2 A1 A0，對于我們單板A2 A1 A0引腳全部接GND，故器件地址為1010000，即0x50。器件內部存儲空間地址長度8 bit。

2.讀寫時序

字節寫操作時序：起始信號+器件地址（7bit）+讀寫指示(1bit)+存儲空間地址(8bit)+寫入數據（8bit）+停止信號，即可完成指定字節寫入操作。

頁寫操作時序：起始信號+器件地址（7bit）+讀寫指示(1bit)+存儲空間地址(8bit)+寫入數據（8bit*8）+停止信號，即可完成指定地址（必須是頁起始地址）的頁寫入操作。

隨機讀操作時序：起始信號+器件地址（7bit）+讀寫指示(1bit)+存儲空間地址(8bit)+重復起始信號+器件地址（7bit）+讀寫指示(1bit)，之后器件會返回1字節數據，主機收到后發送停止信號，即可完成指定字節讀取操作。

順序讀操作時序：和隨機讀時序類似，只是在主機接收到1字節數據后，不發送停止信號，而是繼續發送時鐘進行下一個字節數據的接收，直到所有所需讀取的數據全部讀取，之后再發送停止信號。

四、硬件連接

如下圖所示，MCU和EEPROM通過I2C總線互連。

五、實例演示：MCU采用頁寫和順序讀操作時序完成EERPOM的訪問。

1.I2C讀寫EEPROM芯片中斷函數(I2C分為I2C1和I2C2)

voidI2c1EepromReadWriteInterruptFunction(void)
{
u8State=I2C_GetState(CW_I2C1);//I2C：獲取狀態寄存器函數
switch(u8State)
{
case0x08://發送完START信號
I2C_GenerateSTART(CW_I2C1,DISABLE);//發送START信號
I2C_Send7bitAddress(CW_I2C1,I2C_SLAVEADDRESS,0X00);//做主時發送從機地址字節
break;
case0x10://發送完重復起始信號
I2C_GenerateSTART(CW_I2C1,DISABLE);
if(0==SendFlg)
{
I2C_Send7bitAddress(CW_I2C1,I2C_SLAVEADDRESS,0X00);//寫命令
}
else
{
I2C_Send7bitAddress(CW_I2C1,I2C_SLAVEADDRESS,0X01);//讀命令,eeprom隨機讀
}
break;
case0x18://發送完SLA+W/R字節
I2C_GenerateSTART(CW_I2C1,DISABLE);
I2C_SendData(CW_I2C1,u8Addr);//發送訪問EEPROM的目標地址字節
break;
case0x20://發送完SLA+W后從機返回NACK
case0x38://主機在發送SLA+W階段或者發送數據階段丟失仲裁或者主機在發送SLA+R階段或者回應NACK階段丟失仲裁
case0x30://發送完一個數據字節后從機返回NACK
case0x48://發送完SLA+R后從機返回NACK
I2C_GenerateSTOP(CW_I2C1,ENABLE);
I2C_GenerateSTART(CW_I2C1,ENABLE);
break;
case0x58://接收到一個數據字節，且NACK已回復
u8Recdata[u8RecvLen++]=I2C_ReceiveData(CW_I2C1);//所有數據讀取完成，NACK已發送
receivedflag=1;
I2C_GenerateSTOP(CW_I2C1,ENABLE);//發送停止條件
break;
case0x28://發送完1字節數據：發送EEPROM中memory地址也會產生，發送后面的數據也會產生
if(0==SendFlg)
{
if(u8SendLenCR_f.STA=1;//setstart//發送重復START信號,START生成函數改寫后，會導致0X10狀態被略過，故此處不調用函數
I2C_GenerateSTOP(CW_I2C1,DISABLE);
}
break;
case0x40://發送完SLA+R信號，開始接收數據
u8RecvLen=0;
if(READLEN>1)
{
I2C_AcknowledgeConfig(CW_I2C1,ENABLE);//讀取數據超過1個字節才發送ACK
}
break;
case0x50://接收完一字節數據，在接收最后1字節數據之前設置AA=0;
u8Recdata[u8RecvLen++]=I2C_ReceiveData(CW_I2C1);
if(u8RecvLen==READLEN-1)
{
I2C_AcknowledgeConfig(CW_I2C1,DISABLE);;
}
break;
}
I2C_ClearIrq(CW_I2C1);
}

2.設置系統時鐘

voidRCC_Configuration(void)
{
CW_SYSCTRL->APBEN1_f.I2C1=1U;
}

3.設置GPIO口

voidGPIO_Configuration(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure={0};
CW_SYSCTRL->AHBEN_f.GPIOA=1;
CW_SYSCTRL->AHBEN_f.GPIOB=1;
CW_SYSCTRL->AHBEN_f.GPIOC=1;
CW_SYSCTRL->AHBEN_f.GPIOD=1;
CW_SYSCTRL->AHBEN_f.GPIOE=1;
CW_SYSCTRL->AHBEN_f.GPIOF=1;

PB10_AFx_I2C1SCL();
PB11_AFx_I2C1SDA();
GPIO_InitStructure.Pins=I2C1_SCL_GPIO_PIN|I2C1_SDA_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
GPIO_Init(I2C1_SCL_GPIO_PORT, GPIO_InitStructure);
}

4.配置嵌套矢量中斷控制器

voidNVIC_Configuration(void)
{
__disable_irq();
NVIC_EnableIRQ(I2C1_IRQn);
__enable_irq();
}
voidI2C1_IRQHandler(void)
{
I2c1EepromReadWriteInterruptFunction();
}

5.定義常量

#defineI2C1_SCL_GPIO_PORTCW_GPIOB
#defineI2C1_SCL_GPIO_PINGPIO_PIN_10
#defineI2C1_SDA_GPIO_PORTCW_GPIOB
#defineI2C1_SDA_GPIO_PINGPIO_PIN_11
//EEPROM內部地址
uint8_tu8Addr=0x00;//地址字節
#defineWRITELEN8//寫數據長度
#defineREADLEN8//讀數據長度
#defineWriteReadCycle35//寫讀次數,每次寫入數據為n+i(n為次數，i=0~7)
uint8_tu8Senddata[8]={0x66,0x02,0x03,0x04,0x05,0x60,0x70,0x20};
uint8_tu8Senddata2[8]={0x55,0xAA,0xAA,0x55,0x55,0xAA,0x55,0xAA};
uint8_tu8Recdata[16]={0x00};
uint8_tu8SendLen=0;
uint8_tu8RecvLen=0;
uint8_tSendFlg=0,Comm_flg=0;
uint8_tu8recvflg=0;
uint8_tu8State=0;
uint8_treceivedflag=0;//讀取完成標志

6.主程序：利用I2C接口，采用中斷方式讀寫EEPROM芯片（CW24C02）。

int32_tmain(void)
{
I2C_InitTypeDefI2C_InitStruct={0};
uint16_ttempcnt=0;
RCC_Configuration();//時鐘初始化
GPIO_Configuration();//IO口初始化
//I2C初始化
I2C_InitStruct.I2C_Baud=0x01;//500K=(8000000/(8*(1+1))，波特率計數器配置
I2C_InitStruct.I2C_BaudEn=ENABLE;//波特率計數器使能
I2C_InitStruct.I2C_FLT=DISABLE;//=WriteReadCycle)//測試次數完成，退出
{
break;
}
}
while(1);
}

7.程序流程

程序完成I2C主設備配置后，先將u8Senddata數組中的內容寫入到EEPROM的第1頁（CW24C02每頁8字節）：發送START信號后，I2C模塊會產生狀態改變中斷，在中斷服務程序中根據不同狀態值進行不同處理，直到完成CW24C02的頁寫模式所有數據字節以及STOP信號發送，發送完成后置寫操作流程完成標志。主循環中判斷到寫操作流程完成后，啟動從EERROM的第1頁數據讀取流程：發送啟動信號后，I2C模塊會產生狀態改變中斷，在中斷服務程序中根據不同狀態值進行不同處理，直到完成CW24C02的順序讀模式所有數據字節發送及讀取，在發送完STOP信號后置讀操作流程完成標志。主循環中判斷讀操作流程完成后，初始化u8Senddata數組內容，重復下一次測試過程。完成WriteReadCycle變量設置的測試次數后退出。

來源：武漢芯源半導體

審核編輯：湯梓紅