SmartPDCode/control/PDU-Triphasic_IO/HW/I2c/I2c.c

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* 模块名称: I2C.c
* 摘    要: I2C模块
* 当前版本: 1.0.0
* 作    者：Leyutek(COPYRIGHT 2018 - 2021 Leyutek. All rights reserved.)
* 完成日期：2021年07月01日
* 内    容:
* 注    意: none                                                                  
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* 取代版本: 
* 作    者:
* 完成日期: 
* 修改内容:
* 修改文件: 
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/*********************************************************************************************************
*                                              包含头文件
*********************************************************************************************************/
#include "I2c.h"
#include "SysTick.h"

/*********************************************************************************************************
*                                              宏定义
*********************************************************************************************************/
//读取SDA端口
#define READ_I2CSDA()  gpio_input_bit_get(GPIOF, GPIO_PIN_0)  
 
//时钟线SCL输出高电平
#define SET_I2C_SCL()  gpio_bit_set(GPIOF, GPIO_PIN_1)   
//时钟线SCL输出低电平
#define CLR_I2C_SCL()  gpio_bit_reset(GPIOF, GPIO_PIN_1)  

//数据线SDA输出高电平
#define SET_I2C_SDA()  gpio_bit_set(GPIOF, GPIO_PIN_0)  
//数据线SDA输出低电平
#define CLR_I2C_SDA()  gpio_bit_reset(GPIOF, GPIO_PIN_0)  

/*********************************************************************************************************
*                                              内部变量
*********************************************************************************************************/

/*********************************************************************************************************
*                                              内部函数声明
*********************************************************************************************************/
static  void  ConfigI2CGPIO(void);       //配置I2C的GPIO
static  void  SetI2CSDAAsInput(void);    //将SDA端设置为输入
static  void  SetI2CSDAAsOutput(void);   //将SDA端设置为输出

/*********************************************************************************************************
*                                              内部函数实现
*********************************************************************************************************/
/*********************************************************************************************************
* 函数名称: ConfigI2CGPIO
* 函数功能: 配置I2C的GPIO 
* 输入参数: void 
* 输出参数: void 
* 返 回 值: void
* 创建日期: 2021年07月01日
* 注    意: 
*********************************************************************************************************/
static  void  ConfigI2CGPIO(void)
{
	//配置PC15
  rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);                                            //使能GPIOC的时钟
  gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_13);           //设置GPIO模式
  gpio_output_options_set(GPIOC, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_PIN_13); //设置GPIO输出模式及速度
  gpio_bit_reset(GPIOC, GPIO_PIN_13);                                            //将PC15默认状态设置为低电平,24C64可以读写
	
  //配置PF0
  rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOF);                                           //使能GPIOF的时钟
  gpio_mode_set(GPIOF, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_0);           //设置GPIO模式
  gpio_output_options_set(GPIOF, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_PIN_0); //设置GPIO输出模式及速度 SDA
                                                                    
  //配置PF1
  gpio_mode_set(GPIOF, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_1);           //设置GPIO模式
  gpio_output_options_set(GPIOF, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_2MHZ, GPIO_PIN_1); //设置GPIO输出模式及速度 SCL
} 

/*********************************************************************************************************
* 函数名称: SetI2CSDAAsInput
* 函数功能: 将SDA端设置为输入 
* 输入参数: void 
* 输出参数: void  
* 返 回 值: void  
* 创建日期: 2021年07月01日
* 注    意: 
*********************************************************************************************************/
static  void  SetI2CSDAAsInput(void)
{
  gpio_mode_set(GPIOF, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_0);  //配置PF0为输入模式
}

/*********************************************************************************************************
* 函数名称: SetI2CSDAAsOutput
* 函数功能: 将SDA端设置为输出 
* 输入参数: void 
* 输出参数: void  
* 返 回 值: void  
* 创建日期: 2021年07月01日
* 注    意: 
*********************************************************************************************************/
static  void  SetI2CSDAAsOutput(void)
{
  gpio_mode_set(GPIOF, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_0);           //设置PF0为输出模式
  gpio_output_options_set(GPIOF, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0); //设置输出模式及速度
  gpio_bit_reset(GPIOC, GPIO_PIN_15);                                              //状态默认设置为高电平
}

/*********************************************************************************************************
*                                              API函数实现
*********************************************************************************************************/
/*********************************************************************************************************
* 函数名称: InitI2C
* 函数功能: 初始化IIC 
* 输入参数: void 
* 输出参数: void  
* 返 回 值: void
* 创建日期: 2021年07月01日
* 注    意:
*********************************************************************************************************/
void InitI2C(void)
{
  ConfigI2CGPIO();        //配置I2C的GPIO
}

/*********************************************************************************************************
* 函数名称: GenI2CStartSig
* 函数功能: 产生IIC起始时序，准备发送或接收数据前必须由起始序列开始 
* 输入参数: void 
* 输出参数: void  
* 返 回 值: void
* 创建日期: 2021年07月01日
* 注    意: SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传输数据 
*           生成下图所示的波形图，即为起始时序 
*                1 2    3     4   
*                    __________     
*           SCL : __/          \_____ 
*                 ________          
*           SDA :         \___________ 
*********************************************************************************************************/
void GenI2CStartSig(void)
{
  SetI2CSDAAsOutput();    //将数据线SDA设置为输出
  SET_I2C_SDA();          //1#数据线SDA输出高电平
  SET_I2C_SCL();          //2#时钟线SCL输出高电平，2-3之间的间隔须>4.7us   
  DelayNus(4);            //延时4us
  CLR_I2C_SDA();          //3#数据线SDA输出低电平，3-4之间的间隔须>4.0us 
  DelayNus(4);            //延时4us
  CLR_I2C_SCL();          //4#时钟线SCL输出低电平，保持I2C的时钟线SCL为低电平，准备发送或接收数据 
}

/*********************************************************************************************************
* 函数名称: GenI2CStopSig
* 函数功能: 产生IIC停止时序 
* 输入参数: void 
* 输出参数: void  
* 返 回 值: void
* 创建日期: 2021年07月01日
* 注    意: SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传输数据 
*          生成下图所示的波形图，即为停止时序 
*                1 2   3  4   
*                       _______________     
*          SCL : ______/          
*                __        ____________  
*          SDA:    \______/
*********************************************************************************************************/
void GenI2CStopSig(void)
{
  SetI2CSDAAsOutput();    //将数据线SDA设置为输出
  CLR_I2C_SCL();          //1#时钟线SCL输出低电平
  CLR_I2C_SDA();          //2#数据线SDA输出低电平
  DelayNus(4);            //延时4us
  SET_I2C_SCL();          //3#时钟线SCL输出高电平，3-4之间的间隔须>4.7us 
  SET_I2C_SDA();          //4#数据线SDA输出高电平，发送I2C总线结束信号，4之后SDA须保持不小于4.0us的高电平
  DelayNus(4);            //延时4us
}

/*********************************************************************************************************
* 函数名称: I2CSendByte
* 函数功能: 发送一字节，数据从高位开始发送出去 
* 输入参数: txd
* 输出参数: void
* 返 回 值: void
* 创建日期: 2021年07月01日
* 注    意: 下面是具体的时序图 
*                1 2     3      4
*                         ______
*           SCL: ________/      \______    
*                ______________________    
*           SDA: \\\___________________
*********************************************************************************************************/
void I2CSendByte(unsigned char txd)
{                        
  unsigned char t;        //循环计数器
  
  SetI2CSDAAsOutput();    //将数据线SDA设置为输出
  CLR_I2C_SCL();          //1#时钟线SCL输出低电平,开始数据传输
  
  for(t = 0; t < 8; t++)  //循环8次，从高到低取出字节的8个位
  {    
    if((txd&0x80) >> 7)   //2#取出字节最高位，并判断为‘0’还是‘1’，从而做出相应的操作
    {
      SET_I2C_SDA();      //数据线SDA输出高电平，数据位为‘1’
    }
    else
    {  
      CLR_I2C_SDA();      //数据线SDA输出低电平，数据位为‘0’
    }
    
    txd <<= 1;            //左移一位，次高位移到最高位
    
    DelayNus(2);          //延时2us
    SET_I2C_SCL();        //3#时钟线SCL输出高电平
    DelayNus(2);          //延时2us
    CLR_I2C_SCL();        //4#时钟线SCL输出低电平
    DelayNus(2);          //延时2us  
  }  
}

/*********************************************************************************************************
* 函数名称: I2CReadByte
* 函数功能: 读取一字节数据，当ack=1时，发送ACK，当ack=0时，发送nACK 
* 输入参数: txd
* 输出参数: void
* 返 回 值: void
* 创建日期: 2021年07月01日
* 注    意: 下面是具体的时序图
*                       ______
*           SCL: ______/      \___        
*                ____________________    
*           SDA: \\\\______________\\\
*********************************************************************************************************/                   
unsigned char I2CReadByte(unsigned char ack)
{
  unsigned char i = 0;                 //i为循环计数器
  unsigned char receive = 0;           //receive用来存放接收的数据
  
  SetI2CSDAAsInput();          //1#将数据线SDA设置为输入
  
  for(i = 0; i < 8; i++ )   //循环8次，从高到低读取字节的8个位
  {
    CLR_I2C_SCL();          //2#时钟线SCL输出低电平
    DelayNus(2);            //延时2us
    SET_I2C_SCL();          //3#时钟线SCL输出高电平
    
    receive <<= 1;          //左移一位，空出新的最低位
    
    if(READ_I2CSDA())       //4#读取数据线SDA的数据位
    {
      receive++;            //在SCL的上升沿后，数据已经稳定，因此可以取该数据，存入最低位
    }
    
    DelayNus(1);            //延时1us
  } 
  
  if(NACK == ack)          //如果ack为NACK
  {   
    SendI2CNAck();          //发送NACK，无应答
  } 
  else                      //如果ack为ACK
  {
    SendI2CAck();           //发送ACK，应答   
  }
  
  return receive;           //返回读取到的数据
}

/*********************************************************************************************************
* 函数名称: I2CWaitAck
* 函数功能: 等待应答信号到来 
* 输入参数: void
* 输出参数: void
* 返 回 值: 1，接收应答失败；0，接收应答成功
* 创建日期: 2021年07月01日
* 注    意: 当SDA拉低后，表示接收到ACK信号，然后，拉低SCL，根据实际情况做出是否继续传递信号的判断
*           此处表示发送端收到接收端的ACK
*                _______|____     
*           SCL:        |    \_________    
*                _______|     
*           SDA:         \_____________    
*********************************************************************************************************/
unsigned char I2CWaitAck(void)
{
  unsigned char ucErrTime = 0;
  
  SetI2CSDAAsInput();     //将数据线SDA设置为输出
  SET_I2C_SCL();          //时钟线SCL输出高电平
  DelayNus(1);            //延时1us
  
  while(READ_I2CSDA())    //读回来的数据如果是高电平，即接收端没有应答
  {
    ucErrTime++;          //计数器加1
    
    if(ucErrTime > 250)   //如果超过250次，则判断为接收端出现故障，因此发送结束信号
    {
      GenI2CStopSig();    //产生一个停止信号
      
      return 1;           //返回值为1，表示没有收到应答信号
    }
  }
  
  CLR_I2C_SCL();          //表示已收到应答信号，时钟线SCL输出低电平，钳住I2C总线
  
  return 0;               //返回值为0，表示接收应答成功  
}

/*********************************************************************************************************
* 函数名称: SendI2CAck
* 函数功能: 发送应答信号 
* 输入参数: void
* 输出参数: void
* 返 回 值: void
* 创建日期: 2021年07月01日
* 注    意: 下面是具体的时序图 
*                 1 2     3      4
*                         ______
*           SCL: ________/      \______    
*                __     
*           SDA:   \___________________    
*********************************************************************************************************/
void SendI2CAck(void)
{
  CLR_I2C_SCL();          //1#时钟线SCL输出低电平，开始传送应答信号
  SetI2CSDAAsOutput();    //将数据线SDA设置为输出
  CLR_I2C_SDA();          //2#数据线SDA输出低电平
  DelayNus(2);            //延时2us
  SET_I2C_SCL();          //3#时钟线SCL输出高电平,在SCL上升沿前就要把SDA拉低，为应答信号
  DelayNus(2);            //延时2us
  CLR_I2C_SCL();          //4#时钟线SCL输出低电平，钳住I2C总线
}

/*********************************************************************************************************
* 函数名称: SendI2CNAck
* 函数功能: 不发送应答信号 
* 输入参数: void
* 输出参数: void
* 返 回 值: void
* 创建日期: 2021年07月01日
* 注    意: 下面是具体的时序图 
*               1 2     3      4
*                        ______
*          SCL: ________/      \______    
*               __ ___________________    
*          SDA: __/
*********************************************************************************************************/
void SendI2CNAck(void)
{
  CLR_I2C_SCL();          //1#拉低时钟线，开始传送非应答信号
  SetI2CSDAAsOutput();    //将数据线SDA设置为输出
  SET_I2C_SDA();          //2#数据线SDA输出高电平
  DelayNus(2);            //延时2us
  SET_I2C_SCL();          //3#时钟线SCL输出高电平，在SCL上升沿前就要把SDA拉高，为非应答信号
  DelayNus(2);            //延时2us
  CLR_I2C_SCL();          //4#时钟线SCL输出低电平，钳住I2C总线
}