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GD32E230F4使用硬件IIC+DMA读写24C04
简介GD32E230F4使用硬件IIC+DMA读写24C04
前言
在很久很久以前，我就写过GD32E230替换STM32F031的帖子，主要介绍了USART和SPI的外设移植开发，当时IIC使用的是软件i2c，没有介绍的价值。在使用IIC时，大多数我们都是采用软件的方式，因为软件的方式及其简单，一套组合拳几乎可以拿到任意MCU去使用。而STM32的硬件IIC也不稳定，经常容易卡死，我在STM32F031时侥幸将硬件IIC调试成功，但是后来使用STM32F103时却无法成功，真是个菜狗。但是由于项目需求，读写IIC的时间很难空出来，必须将时间腾出来给其他外设，我的软件IIC只能作废，需要重新编写硬件IIC的代码，并且需要带上DMA，将时间缩减到最小。于是就有了今天帖子。
STM32F031硬件IIC传送门：STM32F031硬件读写24C02
软件代码
1.外设初始化
void rcu_config(void)
{
/* enable GPIOA,F clock */
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOF);
/* enable I2C0 clock */
rcu_periph_clock_enable(RCU_I2C0);
/* enable DMA0 clock */
rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA);
}
2.IIC外设初始化
void i2c_config(void)
{
/* connect PF1 to I2C0_SCL */
/* connect PF0 to I2C0_SDA */
gpio_af_set(GPIOF, GPIO_AF_1, GPIO_PIN_0);
gpio_af_set(GPIOF, GPIO_AF_1, GPIO_PIN_1);
/* configure GPIO pins of I2C */
gpio_mode_set(GPIOF, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_0);
gpio_output_options_set(GPIOF, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_0);
gpio_mode_set(GPIOF, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_1);
gpio_output_options_set(GPIOF, GPIO_OTYPE_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_1);
/* configure I2C clock */
i2c_clock_config(I2C0, I2C0_SPEED, I2C_DTCY_2);
/* configure I2C address */
i2c_mode_addr_config(I2C0, I2C_I2CMODE_ENABLE, I2C_ADDFORMAT_7BITS, I2C0_SLAVE_ADDRESS7);
/* enable I2C0 */
i2c_enable(I2C0);
/* enable acknowledge */
i2c_ack_config(I2C0, I2C_ACK_ENABLE);
}
上面的GPIO的初始化一般没什么好说的，IO设置为开漏输出模式，因为IIC总线有读和写两个操作，开漏是最好的，这里说的是最好，其实设置为推挽输出也是可以的，这里有必要提一下，因为上周在论坛看到有的兄弟在调试SPI时，拿到的例程，GPIO设置为推挽输出，导致很疑惑，设置为输出如何去读SPI的数据。
这里有一个冷知识：只要使能了GPIO，无论你设置GPIO的模式为输入还是输出，在GPIO上有数据来时，GPIO的数据寄存器都能将数据存进寄存器内部，此时去读数据寄存器就能获取到数据，道理就是这么个道理，可能我描述的不是很准确，但是一定是可以的。
3.IIC操作函数
初始化GPIO之后就是调用库函数对IIC进行初始化。
i2c_clock_config（）函数的三个参数，第一个就是选定哪个I2C，第二个是设置I2C的速度，这里是以宏定义的方式定义的，速度为100000，第三个设置快速模式下的占空比，如果是速度在100KHz及以下，使用参数I2C_DTCY_2，如果是100KHz-1MHz，则使用I2C_DTCY_16_9。最高只支持1M。
IIC使用DMA写24C02：
void eeprom_buffer_write_dma_timeout(uint8_t* p_buffer, uint8_t write_address, uint16_t number_of_byte)
{
uint8_t number_of_page = 0, number_of_single = 0, address = 0, count = 0;
address = write_address % I2C_PAGE_SIZE;
count = I2C_PAGE_SIZE - address;
number_of_page = number_of_byte / I2C_PAGE_SIZE;
number_of_single = number_of_byte % I2C_PAGE_SIZE;
/* if write_address is I2C_PAGE_SIZE aligned */
if(0 == address){
while(number_of_page--){
eeprom_page_write_dma_timeout(p_buffer, write_address, I2C_PAGE_SIZE);
eeprom_wait_standby_state_timeout();
write_address += I2C_PAGE_SIZE;
p_buffer += I2C_PAGE_SIZE;
}
if(0 != number_of_single){
eeprom_page_write_dma_timeout(p_buffer, write_address, number_of_single);
eeprom_wait_standby_state_timeout();
}
}else{
/* if write_address is not I2C_PAGE_SIZE aligned */
if(number_of_byte < count){
eeprom_page_write_dma_timeout(p_buffer, write_address, number_of_byte);
eeprom_wait_standby_state_timeout();
}else{
number_of_byte -= count;
number_of_page = number_of_byte / I2C_PAGE_SIZE;
number_of_single = number_of_byte % I2C_PAGE_SIZE;
if(0 != count){
eeprom_page_write_dma_timeout(p_buffer, write_address, count);
eeprom_wait_standby_state_timeout();
write_address += count;
p_buffer += count;
}
/* write page */
while(number_of_page--){
eeprom_page_write_dma_timeout(p_buffer, write_address, I2C_PAGE_SIZE);
eeprom_wait_standby_state_timeout();
write_address += I2C_PAGE_SIZE;
p_buffer += I2C_PAGE_SIZE;
}
/* write single */
if(0 != number_of_single){
eeprom_page_write_dma_timeout(p_buffer, write_address, number_of_single);
eeprom_wait_standby_state_timeout();
}
}
}
}
IIC使用DMA读24C02：
uint8_t eeprom_page_write_dma_timeout(uint8_t* p_buffer, uint8_t write_address, uint8_t number_of_byte)
{
dma_parameter_struct dma_init_struct;
uint8_t state = I2C_START;
uint16_t timeout = 0;
uint8_t i2c_timeout_flag = 0;
while(!(i2c_timeout_flag)){
switch(state){
case I2C_START:
/* i2c master sends start signal only when the bus is idle */
while(i2c_flag_get(I2CX, I2C_FLAG_I2CBSY) && (timeout < I2C_TIME_OUT)){
timeout++;
}
if(timeout < I2C_TIME_OUT){
i2c_start_on_bus(I2CX);
timeout = 0;
state = I2C_SEND_ADDRESS;
}else{
i2c_bus_reset();
timeout = 0;
state = I2C_START;
printf("i2c bus is busy in PAGE WRITE!
");
}
break;
case I2C_SEND_ADDRESS:
/* i2c master sends START signal successfully */
while((!i2c_flag_get(I2CX, I2C_FLAG_SBSEND)) && (timeout < I2C_TIME_OUT)){
timeout++;
}
if(timeout < I2C_TIME_OUT){
i2c_master_addressing(I2CX, eeprom_address, I2C_TRANSMITTER);
timeout = 0;
state = I2C_CLEAR_ADDRESS_FLAG;
}else{
timeout = 0;
state = I2C_START;
printf("i2c master sends start signal timeout in PAGE WRITE!
");
}
break;
case I2C_CLEAR_ADDRESS_FLAG:
/* address flag set means i2c slave sends ACK */
while((!i2c_flag_get(I2CX, I2C_FLAG_ADDSEND)) && (timeout < I2C_TIME_OUT)){
timeout++;
}
if(timeout < I2C_TIME_OUT){
i2c_flag_clear(I2CX, I2C_FLAG_ADDSEND);
timeout = 0;
state = I2C_TRANSMIT_DATA;
}else{
timeout = 0;
state = I2C_START;
printf("i2c master clears address flag timeout in PAGE WRITE!
");
}
break;
case I2C_TRANSMIT_DATA:
/* wait until the transmit data buffer is empty */
while((!i2c_flag_get(I2CX, I2C_FLAG_TBE)) && (timeout < I2C_TIME_OUT)){
timeout++;
}
if(timeout < I2C_TIME_OUT){
/* send the EEPROM's internal address to write to : only one byte address */
i2c_data_transmit(I2CX, write_address);
timeout = 0;
}else{
timeout = 0;
state = I2C_START;
printf("i2c master sends EEPROM's internal address timeout in PAGE WRITE!
");
}
/* wait until BTC bit is set */
while(!i2c_flag_get(I2CX, I2C_FLAG_BTC));
dma_deinit(DMA_CH1);
dma_init_struct.direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPHERAL;
dma_init_struct.memory_addr = (uint32_t)p_buffer;
dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;
dma_init_struct.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_8BIT;
dma_init_struct.number = number_of_byte;
dma_init_struct.periph_addr = (uint32_t)&I2C_DATA(I2CX);
dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;
dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_8BIT;
dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_ULTRA_HIGH;
dma_init(DMA_CH1, &dma_init_struct);
/* enable I2CX DMA */
i2c_dma_enable(I2CX, I2C_DMA_ON);
/* enable DMA0 channel1 */
dma_channel_enable(DMA_CH1);
/* wait until full transfer finish flag is set */
while(!dma_flag_get(DMA_CH1, DMA_FLAG_FTF));
/* wait until BTC bit is set */
while((!i2c_flag_get(I2CX, I2C_FLAG_BTC)) && (timeout < I2C_TIME_OUT)){
timeout++;
}
if(timeout < I2C_TIME_OUT){
timeout = 0;
state = I2C_STOP;
}else{
timeout = 0;
state = I2C_START;
printf("i2c master sends data timeout in PAGE WRITE!
");
}
break;
case I2C_STOP:
/* send a stop condition to I2C bus */
i2c_stop_on_bus(I2CX);
/* i2c master sends STOP signal successfully */
while((I2C_CTL0(I2CX) & 0x0200) && (timeout < I2C_TIME_OUT)){
timeout++;
}
if(timeout < I2C_TIME_OUT){
timeout = 0;
state = I2C_END;
i2c_timeout_flag = I2C_OK;
}else{
timeout = 0;
state = I2C_START;
printf("i2c master sends stop signal timeout in PAGE WRITE!
");
}
break;
default:
state = I2C_START;
i2c_timeout_flag = I2C_OK;
timeout = 0;
printf("i2c master sends start signal in PAGE WRITE!
");
break;
}
}
return I2C_END;
}
使用这两个函数只需传入需要操作的数组，页的地址和读写的数据量便可，这里贴一下测试的函数：
uint8_t i2c_24c02_test(void)
{
uint16_t i;
printf("
AT24C02 writing...
");
/* initialize i2c_buffer_write */
for(i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++){
i2c_buffer_write[i] = i;
printf("0x%02X ", i2c_buffer_write[i]);
if(15 == i%16){
printf("
");
}
}
/* EEPROM data write */
eeprom_buffer_write_dma_timeout(i2c_buffer_write, EEP_FIRST_PAGE, BUFFER_SIZE);
printf("AT24C02 reading...
");
/* EEPROM data read */
eeprom_buffer_read_dma_timeout(i2c_buffer_read, EEP_FIRST_PAGE, BUFFER_SIZE);
/* compare the read buffer and write buffer */
for(i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++){
if(i2c_buffer_read[i] != i2c_buffer_write[i]){
printf("0x%02X ", i2c_buffer_read[i]);
printf("Err:data read and write aren't matching.
");
return I2C_FAIL;
}
printf("0x%02X ", i2c_buffer_read[i]);
if(15 == i%16){
printf("
");
}
}
printf("I2C-AT24C02 test passed!
");
return I2C_OK;
}
参数定义：
#define EEPROM_BLOCK0_ADDRESS 0xA0
#define BUFFER_SIZE 256
uint16_t eeprom_address;
uint8_t i2c_buffer_write[BUFFER_SIZE];
uint8_t i2c_buffer_read[BUFFER_SIZE];
uint8_t i2c_buffer_read1[BUFFER_SIZE];
#define I2C_TIME_OUT (uint16_t)(5000)
#define I2C_TIME_OUT1 (uint32_t)(200000)
#define EEP_FIRST_PAGE 0x00
#define I2C_OK 1
#define I2C_FAIL 0
#define I2C_END 1
#define I2CX I2C0
一开始向发送数组中填充256个数据，然后调用写函数将256个数据写进24C02，因为24C02只有一页，所以页数设置为0，写完后再读出数据，校验写入和读出的数据是否一致。
这里我便遇到了坑，写完之后调试不通过，代码卡死在IIC的时钟初始化i2c_clock_config(I2C0, I2C0_SPEED, I2C_DTCY_2);，继续进入这个函数，发下卡死在：
这里仅仅是一个数据的运算，卡死在这里明显不合理。这时候我想到了上周调试报错：
outputProject.axf: Error: L6406E: No space in execution regions with .ANY selector matching usart.o(.text.RS_485_SEND).
当时是内存溢出了，于是我看了一下工程的map文件：
果然，已经快要顶不住了，于是果断修改keil的编译优化选项，将优化等级提升为1级，内存缩小很多，问题便可解除，因为之前没用过这么下的MCU，而且这次编译没报错，若不是上次报错让我找到原因，这次不知又要卡多久。
至此代码都是只能读写24c02，也就是操作一页。如果是更大的EEPROM器件，那么该如何操作。这里稍微吐槽一下：为啥我会用IIC来操作24C04，因为我的硬件板子上焊接的就是24C04，而为啥是24C04，并不是24C02不够用，只是因为04比02便宜，市场都畸形了吗？而我为啥要吐槽，是因为下文遇到的第二个问题。
扩充到24C04：
既然知道如何写一页，那么即使再大的容量，我们也有办法去操作，以24C04为例，只是比24C02多了一页，地址为0x01;那么我们增加一个宏定义：
定义一下第二页的地址，然后定义一个数组去接收我们读到的数据：
最后在测试程序中添加读写第二页的操作：
源码下载链接
风语者！平时喜欢研究各种技术，目前在从事后端开发工作，热爱生活、热爱工作。
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