單芯片解決方案，開啟全新體驗——W55MH32 高性能以太網(wǎng)單片機

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網(wǎng)單片機，它為用戶帶來前所未有的集成化體驗。這顆芯片將強大的組件集于一身，具體來說，一顆W55MH32內(nèi)置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主頻最高可達216MHz；配備1024KB FLASH與96KB SRAM，滿足存儲與數(shù)據(jù)處理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP協(xié)議棧、內(nèi)置MAC以及PHY，擁有獨立的32KB以太網(wǎng)收發(fā)緩存，可供8個獨立硬件socket使用。如此配置，真正實現(xiàn)了All-in-One解決方案，為開發(fā)者提供極大便利。

在封裝規(guī)格上，W55MH32 提供了兩種選擇：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封裝版本，尺寸為12x12mm，其資源豐富，專為各種復(fù)雜工控場景設(shè)計。它擁有66個GPIO、3個ADC、12通道DMA、17個定時器、2個I2C、5個串口、2個SPI接口（其中1個帶I2S接口復(fù)用）、1個CAN、1個USB2.0以及1個SDIO接口。如此豐富的外設(shè)資源，能夠輕松應(yīng)對工業(yè)控制中多樣化的連接需求，無論是與各類傳感器、執(zhí)行器的通信，還是對復(fù)雜工業(yè)協(xié)議的支持，都能游刃有余，成為復(fù)雜工控領(lǐng)域的理想選擇。 同系列還有QFN68封裝的W55MH32Q版本，該版本體積更小，僅為8x8mm，成本低，適合集成度高的網(wǎng)關(guān)模組等場景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請進入網(wǎng)站或者私信獲取。

此外，本W(wǎng)55MH32支持硬件加密算法單元，WIZnet還推出TOE+SSL應(yīng)用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，為網(wǎng)絡(luò)通信安全再添保障。

為助力開發(fā)者快速上手與深入開發(fā)，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開發(fā)板。開發(fā)板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數(shù)據(jù)線，就能輕松實現(xiàn)調(diào)試、下載以及串口打印日志等功能。開發(fā)板將所有外設(shè)全部引出，拓展功能也大幅提升，便于開發(fā)者全面評估芯片性能。

若您想獲取芯片和開發(fā)板的更多詳細信息，包括產(chǎn)品特性、技術(shù)參數(shù)以及價格等，歡迎訪問官方網(wǎng)頁，我們期待與您共同探索W55MH32的無限可能。

第十八章 I2C通信測試

本章參考資料：《W55MH32參考手冊》I2C章節(jié)及《I2C總線協(xié)議》。

若對I2C通訊協(xié)議不了解，可先閱讀《I2C總線協(xié)議》文檔的內(nèi)容學(xué)習(xí)。

1 I2C協(xié)議簡介

I2C 通訊協(xié)議(Inter－Integrated Circuit)是由Phiilps公司開發(fā)的，由于它引腳少，硬件實現(xiàn)簡單，可擴展性強， 不需要USART、CAN等通訊協(xié)議的外部收發(fā)設(shè)備，現(xiàn)在被廣泛地使用在系統(tǒng)內(nèi)多個集成電路(IC)間的通訊。

在計算機科學(xué)里，大部分復(fù)雜的問題都可以通過分層來簡化。如芯片被分為內(nèi)核層和片上外設(shè)；W55MH32標準庫則是在寄存器與用戶代碼之間的軟件層。 對于通訊協(xié)議，我們也以分層的方式來理解，最基本的是把它分為物理層和協(xié)議層。物理層規(guī)定通訊系統(tǒng)中具有機械、電子功能部分的特性， 確保原始數(shù)據(jù)在物理媒體的傳輸。協(xié)議層主要規(guī)定通訊邏輯，統(tǒng)一收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)打包、解包標準。

下面我們分別對I2C協(xié)議的物理層及協(xié)議層進行講解。

1.1 I2C物理層

I2C通訊設(shè)備之間的常用連接方式見下圖，常見的I2C通訊系統(tǒng) ：

它的物理層有如下特點：

它是一個支持設(shè)備的總線?！翱偩€”指多個設(shè)備共用的信號線。在一個I2C通訊總線中， 可連接多個I2C通訊設(shè)備，支持多個通訊主機及多個通訊從機。

一個I2C總線只使用兩條總線線路，一條雙向串行數(shù)據(jù)線(SDA) ， 一條串行時鐘線 (SCL)。數(shù)據(jù)線即用來表示數(shù)據(jù)，時鐘線用于數(shù)據(jù)收發(fā)同步。

每個連接到總線的設(shè)備都有一個獨立的地址， 主機可以利用這個地址進行不同設(shè)備之間的訪問。

總線通過上拉電阻接到電源。當(dāng)I2C設(shè)備空閑時，會輸出高阻態(tài)， 而當(dāng)所有設(shè)備都空閑，都輸出高阻態(tài)時，由上拉電阻把總線拉成高電平。

多個主機同時使用總線時，為了防止數(shù)據(jù)沖突， 會利用仲裁方式?jīng)Q定由哪個設(shè)備占用總線。

具有三種傳輸模式：標準模式傳輸速率為100kbit/s ，快速模式為400kbit/s ， 高速模式下可達 3.4Mbit/s，但目前大多I2C設(shè)備尚不支持高速模式。

連接到相同總線的 IC 數(shù)量受到總線的最大電容 400pF 限制 。

1.2 協(xié)議層

I2C的協(xié)議定義了通訊的起始和停止信號、數(shù)據(jù)有效性、響應(yīng)、仲裁、時鐘同步和地址廣播等環(huán)節(jié)。

1.2.1 I2C基本讀寫過程

先看看I2C通訊過程的基本結(jié)構(gòu)，它的通訊過程見下圖，主機寫數(shù)據(jù)到從機 、 主機由從機中讀數(shù)據(jù) 及圖 I2C通訊復(fù)合格式 ：

這些圖表示的是主機和從機通訊時，SDA線的數(shù)據(jù)包序列。

其中S表示由主機的I2C接口產(chǎn)生的傳輸起始信號(S)，這時連接到I2C總線上的所有從機都會接收到這個信號。

起始信號產(chǎn)生后，所有從機就開始等待主機緊接下來廣播 的從機地址信號 (SLAVE_ADDRESS)。在I2C總線上， 每個設(shè)備的地址都是唯一的，當(dāng)主機廣播的地址與某個設(shè)備地址相同時，這個設(shè)備就被選中了，沒被選中的設(shè)備將會忽略之后的數(shù)據(jù)信號。 根據(jù)I2C協(xié)議，這個從機地址可以是7位或10位。

在地址位之后，是傳輸方向的選擇位，該位為0時，表示后面的數(shù)據(jù)傳輸方向是由主機傳輸至從機，即主機向從機寫數(shù)據(jù)。該位為1時，則相反，即主機由從機讀數(shù)據(jù)。

從機接收到匹配的地址后，主機或從機會返回一個應(yīng)答(ACK)或非應(yīng)答(NACK)信號，只有接收到應(yīng)答信號后，主機才能繼續(xù)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。

寫數(shù)據(jù)

若配置的方向傳輸位為“寫數(shù)據(jù)”方向，即第一幅圖的情況，廣播完地址，接收到應(yīng)答信號后，主機開始正式向從機傳輸數(shù)據(jù)(DATA)， 數(shù)據(jù)包的大小為8位，主機每發(fā)送完一個字節(jié)數(shù)據(jù)，都要等待從機的應(yīng)答信號(ACK)，重復(fù)這個過程，可以向從機傳輸N個數(shù)據(jù)， 這個N沒有大小限制。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時，主機向從機發(fā)送一個停止傳輸信號(P)，表示不再傳輸數(shù)據(jù)。

讀數(shù)據(jù)

若配置的方向傳輸位為“讀數(shù)據(jù)”方向，即第二幅圖的情況，廣播完地址，接收到應(yīng)答信號后，從機開始向主機返回數(shù)據(jù)(DATA)， 數(shù)據(jù)包大小也為8位，從機每發(fā)送完一個數(shù)據(jù)，都會等待主機的應(yīng)答信號(ACK)，重復(fù)這個過程，可以返回N個數(shù)據(jù)，這個N也沒有大小限制。 當(dāng)主機希望停止接收數(shù)據(jù)時，就向從機返回一個非應(yīng)答信號(NACK)，則從機自動停止數(shù)據(jù)傳輸。

讀和寫數(shù)據(jù)

除了基本的讀寫，I2C通訊更常用的是復(fù)合格式，即第三幅圖的情況，該傳輸過程有兩次起始信號(S)。一般在第一次傳輸中， 主機通過SLAVE_ADDRESS尋找到從設(shè)備后，發(fā)送一段“數(shù)據(jù)”，這段數(shù)據(jù)通常用于表示從設(shè)備內(nèi)部的寄存器或存儲器地址(注意區(qū)分它與SLAVE_ADDRESS的區(qū)別)； 在第二次的傳輸中，對該地址的內(nèi)容進行讀或?qū)?。也就是說，第一次通訊是告訴從機讀寫地址，第二次則是讀寫的實際內(nèi)容。

以上通訊流程中包含的各個信號分解如下：

1.2.2 通訊的起始和停止信號

前文中提到的起始(S)和停止(P)信號是兩種特殊的狀態(tài)，見下圖，起始和停止信號 。 當(dāng) SCL 線是高電平時 SDA 線從高電平向低電平切換，這個情況表示通訊的起始。 當(dāng) SCL 是高電平時 SDA 線由低電平向高電平切換，表示通訊的停止。起始和停止信號一般由主機產(chǎn)生。

1.2.3 數(shù)據(jù)有效性

I2C使用SDA信號線來傳輸數(shù)據(jù)，使用SCL信號線進行數(shù)據(jù)同步。見下圖，數(shù)據(jù)有效性 。 SDA數(shù)據(jù)線在SCL的每個時鐘周期傳輸一位數(shù)據(jù)。傳輸時，SCL為高電平的時候SDA表示的數(shù)據(jù)有效，即此時的SDA為高電平時表示數(shù)據(jù)“1”， 為低電平時表示數(shù)據(jù)“0”。當(dāng)SCL為低電平時，SDA的數(shù)據(jù)無效，一般在這個時候SDA進行電平切換，為下一次表示數(shù)據(jù)做好準備。

每次數(shù)據(jù)傳輸都以字節(jié)為單位，每次傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)不受限制。

1.2.4 地址及數(shù)據(jù)方向

I2C總線上的每個設(shè)備都有自己的獨立地址，主機發(fā)起通訊時，通過SDA信號線發(fā)送設(shè)備地址(SLAVE_ADDRESS)來查找從機。 I2C協(xié)議規(guī)定設(shè)備地址可以是7位或10位，實際中7位的地址應(yīng)用比較廣泛。緊跟設(shè)備地址的一個數(shù)據(jù)位用來表示數(shù)據(jù)傳輸方向， 它是數(shù)據(jù)方向位(R/)，第8位或第11位。數(shù)據(jù)方向位為“1”時表示主機由從機讀數(shù)據(jù)，該位為“0”時表示主機向從機寫數(shù)據(jù)。 見下圖，設(shè)備地址及數(shù)據(jù)傳輸方向 ：

讀數(shù)據(jù)方向時，主機會釋放對SDA信號線的控制，由從機控制SDA信號線，主機接收信號， 寫數(shù)據(jù)方向時，SDA由主機控制，從機接收信號。

1.2.5 響應(yīng)

I2C的數(shù)據(jù)和地址傳輸都帶響應(yīng)。響應(yīng)包括“應(yīng)答(ACK)”和“非應(yīng)答(NACK)”兩種信號。作為數(shù)據(jù)接收端時， 當(dāng)設(shè)備(無論主從機)接收到I2C傳輸?shù)囊粋€字節(jié)數(shù)據(jù)或地址后，若希望對方繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，則需要向?qū)Ψ桨l(fā)送“應(yīng)答(ACK)”信號， 發(fā)送方會繼續(xù)發(fā)送下一個數(shù)據(jù)；若接收端希望結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸，則向?qū)Ψ桨l(fā)送“非應(yīng)答(NACK)”信號， 發(fā)送方接收到該信號后會產(chǎn)生一個停止信號，結(jié)束信號傳輸。

傳輸時主機產(chǎn)生時鐘，在第9個時鐘時，數(shù)據(jù)發(fā)送端會釋放SDA的控制權(quán)，由數(shù)據(jù)接收端控制SDA， 若SDA為高電平，表示非應(yīng)答信號(NACK)，低電平表示應(yīng)答信號(ACK)。

2 W55MH32的I2C特性及架構(gòu)

如果我們直接控制W55MH32的兩個GPIO引腳，分別用作SCL及SDA，按照上述信號的時序要求， 直接像控制LED燈那樣控制引腳的輸出(若是接收數(shù)據(jù)時則讀取SDA電平)，就可以實現(xiàn)I2C通訊。 同樣，假如我們按照USART的要求去控制引腳，也能實現(xiàn)USART通訊。所以只要遵守協(xié)議，就是標準的通訊， 不管您如何實現(xiàn)它，不管是ST生產(chǎn)的控制器還是ATMEL生產(chǎn)的存儲器， 都能按通訊標準交互。

由于直接控制GPIO引腳電平產(chǎn)生通訊時序時，需要由CPU控制每個時刻的引腳狀態(tài)， 所以稱之為“軟件模擬協(xié)議”方式。

相對地，還有“硬件協(xié)議”方式，W55MH32的I2C片上外設(shè)專門負責(zé)實現(xiàn)I2C通訊協(xié)議， 只要配置好該外設(shè)，它就會自動根據(jù)協(xié)議要求產(chǎn)生通訊信號，收發(fā)數(shù)據(jù)并緩存起來， CPU只要檢測該外設(shè)的狀態(tài)和訪問數(shù)據(jù)寄存器，就能完成數(shù)據(jù)收發(fā)。 這種由硬件外設(shè)處理I2C協(xié)議的方式減輕了CPU的工作，且使軟件設(shè)計更加簡單。

2.1 W55MH32的I2C外設(shè)簡介

I2C(芯片間)總線接口連接微控制器和串行 I2C 總線。它提供多主機功能，控制所有 I2C 總線特定的時序、協(xié)議、仲裁和定時。支持標準和快速兩種模式，同時與 SMBus2.0 兼容。I2C 模塊有多種用途，包括 CRC 碼的生成和校驗、SMBus(系統(tǒng)管理總線—SystemManagementBus)和 PMBus(電源管理總線—PowerManagementBus)。根據(jù)特定設(shè)備的需要，可以使用 DMA 以減輕 CPU 的負擔(dān)。

2.2 W55MH32的I2C架構(gòu)剖析

W55MH32的I2C架構(gòu)圖如下 ：

2.2.1 通訊引腳

I2C的所有硬件架構(gòu)都是根據(jù)圖中左側(cè)SCL線和SDA線展開的(其中的SMBA線用于SMBUS的警告信號，I2C通訊沒有使用)。 W55MH32芯片有多個I2C外設(shè)，它們的I2C通訊信號引出到不同的GPIO引腳上，使用時必須配置到這些指定的引腳。關(guān)于GPIO引腳的復(fù)用功能，以規(guī)格書為準。

2.2.2. 時鐘控制邏輯

SCL線的時鐘信號，由I2C接口根據(jù)時鐘控制寄存器(CCR)控制， 控制的參數(shù)主要為時鐘頻率。配置I2C的CCR寄存器可修改通訊速率相關(guān)的參數(shù)：

可選擇I2C通訊的“標準/快速”模式，這兩個模式分別I2C對應(yīng)100/400Kbit/s的通訊速率。

在快速模式下可選擇SCL時鐘的占空比，可選Tlow/Thigh=2或Tlow/Thigh=16/9模式， 我們知道I2C協(xié)議在SCL高電平時對SDA信號采樣， SCL低電平時SDA準備下一個數(shù)據(jù)，修改SCL的高低電平比會影響數(shù)據(jù)采樣，但其實這兩個模式的比例差別并不大， 若不是要求非常嚴格，這里隨便選就可以了。

CCR寄存器中還有一個12位的配置因子CCR，它與I2C外設(shè)的輸入時鐘源共同作用，產(chǎn)生SCL時鐘， W55MH32的I2C外設(shè)都掛載在APB1總線上，使用APB1的時鐘源PCLK1，SCL信號線的輸出時鐘公式如下：

標準模式：

Thigh=CCR*TPCKL1 Tlow = CCR*TPCLK1

快速模式中 Tlow/Thigh=2 時：

Thigh = CCR*TPCKL1 Tlow = 2*CCR*TPCKL1

快速模式中 Tlow/Thigh=16/9 時：

Thigh = 9*CCR*TPCKL1 Tlow = 16*CCR*TPCKL1

例如，我們的PCLK1=36MHz，想要配置400Kbit/s的速率，計算方式如下：

PCLK時鐘周期： TPCLK1 = 1/36000000

目標SCL時鐘周期： TSCL = 1/400000

SCL時鐘周期內(nèi)的高電平時間： THIGH = TSCL/3

SCL時鐘周期內(nèi)的低電平時間： TLOW = 2*TSCL/3

計算CCR的值： CCR = THIGH/TPCLK1 = 30

計算結(jié)果得出CCR為30，向該寄存器位寫入此值則可以控制IIC的通訊速率為400KHz，其實即使配置出來的SCL時鐘不完全等于標準的400KHz， IIC通訊的正確性也不會受到影響，因為所有數(shù)據(jù)通訊都是由SCL協(xié)調(diào)的，只要它的時鐘頻率不遠高于標準即可。

2.2.3. 數(shù)據(jù)控制邏輯

I2C的SDA信號主要連接到數(shù)據(jù)移位寄存器上，數(shù)據(jù)移位寄存器的數(shù)據(jù)來源及目標是數(shù)據(jù)寄存器(DR)、地址寄存器(OAR)、PEC寄存器以及SDA數(shù)據(jù)線。 當(dāng)向外發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，數(shù)據(jù)移位寄存器以“數(shù)據(jù)寄存器”為數(shù)據(jù)源，把數(shù)據(jù)一位一位地通過SDA信號線發(fā)送出去；當(dāng)從外部接收數(shù)據(jù)的時候， 數(shù)據(jù)移位寄存器把SDA信號線采樣到的數(shù)據(jù)一位一位地存儲到“數(shù)據(jù)寄存器”中。若使能了數(shù)據(jù)校驗，接收到的數(shù)據(jù)會經(jīng)過PCE計算器運算， 運算結(jié)果存儲在“PEC寄存器”中。當(dāng)W55MH32的I2C工作在從機模式的時候，接收到設(shè)備地址信號時， 數(shù)據(jù)移位寄存器會把接收到的地址與W55MH32的自身的“I2C地址寄存器”的值作比較，以便響應(yīng)主機的尋址。 W55MH32的自身I2C地址可通過修改“自身地址寄存器”修改，支持同時使用兩個I2C設(shè)備地址，兩個地址分別存儲在OAR1和OAR2中。

2.2.4. 整體控制邏輯

整體控制邏輯負責(zé)協(xié)調(diào)整個I2C外設(shè)，控制邏輯的工作模式根據(jù)我們配置的“控制寄存器(CR1/CR2)”的參數(shù)而改變。在外設(shè)工作時， 控制邏輯會根據(jù)外設(shè)的工作狀態(tài)修改“狀態(tài)寄存器(SR1和SR2)”，我們只要讀取這些寄存器相關(guān)的寄存器位，就可以了解I2C的工作狀態(tài)。 除此之外，控制邏輯還根據(jù)要求，負責(zé)控制產(chǎn)生I2C中斷信號、DMA請求及各種I2C的通訊信號(起始、停止、響應(yīng)信號等)。

2.3 通訊過程

使用I2C外設(shè)通訊時，在通訊的不同階段它會對“狀態(tài)寄存器(SR1及SR2)”的不同數(shù)據(jù)位寫入?yún)?shù)，我們通過讀取這些寄存器標志來了解通訊狀態(tài)。

2.3.1 主發(fā)送器

主發(fā)送器通訊過程如下圖 。圖中的是“主發(fā)送器”流程，即作為I2C通訊的主機端時，向外發(fā)送數(shù)據(jù)時的過程：

主發(fā)送器發(fā)送流程及事件說明如下：

控制產(chǎn)生起始信號(S)，當(dāng)發(fā)生起始信號后，它產(chǎn)生事件“EV5”， 并會對SR1寄存器的“SB”位置1，表示起始信號已經(jīng)發(fā)送；

緊接著發(fā)送設(shè)備地址并等待應(yīng)答信號，若有從機應(yīng)答，則產(chǎn)生事件“EV6”及“EV8”， 這時SR1寄存器的“ADDR”位及“TXE”位被置1，ADDR 為1表示地址已經(jīng)發(fā)送，TXE為1表示數(shù)據(jù)寄存器為空；

以上步驟正常執(zhí)行并對ADDR位清零后，我們往I2C的“數(shù)據(jù)寄存器DR”寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)， 這時TXE位會被重置0，表示數(shù)據(jù)寄存器非空，I2C外設(shè)通過SDA信號線一位位把數(shù)據(jù)發(fā)送出去后，又會產(chǎn)生“EV8”事件，即TXE位被置1，重復(fù)這個過程，就可以發(fā)送多個字節(jié)數(shù)據(jù)了；

當(dāng)我們發(fā)送數(shù)據(jù)完成后，控制I2C設(shè)備產(chǎn)生一個停止信號(P)，這個時候會產(chǎn)生EV8_2事件， SR1的TXE位及BTF位都被置1，表示通訊結(jié)束。

假如我們使能了I2C中斷，以上所有事件產(chǎn)生時，都會產(chǎn)生I2C中斷信號，進入同一個中斷服務(wù)函數(shù)，到I2C中斷服務(wù)程序后，再通過檢查寄存器位來判斷是哪一個事件。

2.3.2. 主接收器

再來分析主接收器過程，即作為I2C通訊的主機端時，從外部接收數(shù)據(jù)的過程，見下圖，主接收器過程 ：

主接收器接收流程及事件說明如下：

同主發(fā)送流程，起始信號(S)是由主機端產(chǎn)生的，控制發(fā)生起始信號后，它產(chǎn)生事件“EV5”， 并會對SR1寄存器的“SB”位置1，表示起始信號已經(jīng)發(fā)送；

緊接著發(fā)送設(shè)備地址并等待應(yīng)答信號，若有從機應(yīng)答，則產(chǎn)生事件“EV6”這時SR1寄存器的“ADDR”位被置1， 表示地址已經(jīng)發(fā)送。

從機端接收到地址后，開始向主機端發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)主機接收到這些數(shù)據(jù)后，會產(chǎn)生“EV7”事件， SR1寄存器的RXNE被置1，表示接收數(shù)據(jù)寄存器非空，我們讀取該寄存器后，可對數(shù)據(jù)寄存器清空， 以便接收下一次數(shù)據(jù)。此時我們可以控制I2C發(fā)送應(yīng)答信號(ACK)或非應(yīng)答信號(NACK)，若應(yīng)答， 則重復(fù)以上步驟接收數(shù)據(jù)，若非應(yīng)答，則停止傳輸；

發(fā)送非應(yīng)答信號后， 產(chǎn)生停止信號(P)，結(jié)束傳輸。

在發(fā)送和接收過程中，有的事件不只是標志了我們上面提到的狀態(tài)位，還可能同時標志主機狀態(tài)之類的狀態(tài)位，而且讀了之后還需要清除標志位， 比較復(fù)雜。我們可使用W55MH32標準庫函數(shù)來直接檢測這些事件的復(fù)合標志，降低編程難度。

3 I2C初始化結(jié)構(gòu)體詳解

跟其它外設(shè)一樣，W55MH32標準庫提供了I2C初始化結(jié)構(gòu)體及初始化函數(shù)來配置I2C外設(shè)。 初始化結(jié)構(gòu)體及函數(shù)定義在庫文件“w55mh32_i2c.h”及“w55mh32_i2c.c”中， 編程時我們可以結(jié)合這兩個文件內(nèi)的注釋使用或參考庫幫助文檔。了解初始化結(jié)構(gòu)體后我們就能對I2C外設(shè)運用自如了， 見代碼清單:I2C-1 ：

代碼清單:I2C-1 I2C初始化結(jié)構(gòu)體

typedef struct {
    uint32_t I2C_ClockSpeed; /*!< 設(shè)置SCL時鐘頻率，此值要低于400000*/
    uint16_t I2C_Mode;      /*!< 指定工作模式，可選I2C模式及SMBUS模式 */
    uint16_t I2C_DutyCycle; /*指定時鐘占空比，可選low/high = 2:1及16:9模式*/
    uint16_t I2C_OwnAddress1;     /*!< 指定自身的I2C設(shè)備地址 */
    uint16_t I2C_Ack;                 /*!< 使能或關(guān)閉響應(yīng)(一般都要使能) */
    uint16_t I2C_AcknowledgedAddress; /*!< 指定地址的長度，可為7位及10位 */
} I2C_InitTypeDef;

這些結(jié)構(gòu)體成員說明如下，其中括號內(nèi)的文字是對應(yīng)參數(shù)在W55MH32標準庫中定義的宏：

I2C_ClockSpeed

本成員設(shè)置的是I2C的傳輸速率，在調(diào)用初始化函數(shù)時，函數(shù)會根據(jù)我們輸入的數(shù)值經(jīng)過運算后把時鐘因子寫入到I2C的時鐘控制寄存器CCR。 而我們寫入的這個參數(shù)值不得高于400KHz。實際上由于CCR寄存器不能寫入小數(shù)類型的時鐘因子，影響到SCL的實際頻率可能會低于本成員設(shè)置的參數(shù)值， 這時除了通訊稍慢一點以外，不會對I2C的標準通訊造成其它影響。

I2C_Mode

本成員是選擇I2C的使用方式，有I2C模式(I2C_Mode_I2C)和SMBus主、 從模式(I2C_Mode_SMBusHost、 I2C_Mode_SMBusDevice ) 。 I2C不需要在此處區(qū)分主從模式，直接設(shè)置I2C_Mode_I2C即可。

I2C_DutyCycle

本成員設(shè)置的是I2C的SCL線時鐘的占空比。該配置有兩個選擇， 分別為低電平時間比高電平時間為2：1 ( I2C_DutyCycle_2)和16：9 (I2C_DutyCycle_16_9)。 其實這兩個模式的比例差別并不大，一般要求都不會如此嚴格，這里隨便選就可以。

I2C_OwnAddress1

本成員配置的是W55MH32的I2C設(shè)備自己的地址，每個連接到I2C總線上的設(shè)備都要有一個自己的地址，作為主機也不例外。 地址可設(shè)置為7位或10位(受下面I2C_AcknowledgeAddress成員決定)，只要該地址是I2C總線上唯一的即可。

W55MH32的I2C外設(shè)可同時使用兩個地址，即同時對兩個地址作出響應(yīng)，這個結(jié)構(gòu)成員I2C_OwnAddress1配置的是默認的、OAR1寄存器存儲的地址， 若需要設(shè)置第二個地址寄存器OAR2，可使用I2C_OwnAddress2Config()函數(shù)來配置，OAR2不支持10位地址，只有7位。

I2C_Ack_Enable

本成員是關(guān)于I2C應(yīng)答設(shè)置，設(shè)置為使能則可以發(fā)送響應(yīng)信號。本實驗配置為允許應(yīng)答(I2C_Ack_Enable)， 這是絕大多數(shù)遵循I2C標準的設(shè)備的通訊要求，改為禁止應(yīng)答(I2C_Ack_Disable)往往會導(dǎo)致通訊錯誤。

I2C_AcknowledgeAddress

本成員選擇I2C的尋址模式是7位還是10位地址。這需要根據(jù)實際連接到I2C總線上設(shè)備的地址進行選擇，這個成員的配置也影響到I2C_OwnAddress1成員， 只有這里設(shè)置成10位模式時，I2C_OwnAddress1才支持10位地址。

配置完這些結(jié)構(gòu)體成員值，調(diào)用庫函數(shù)I2C_Init()即可把結(jié)構(gòu)體的配置寫入到寄存器中。

4 I2C通信測試

4.1 編程要點

配置通訊使用的目標引腳為開漏模式；

使能I2C外設(shè)的時鐘；

配置I2C外設(shè)的模式、地址、速率等參數(shù)并使能I2C外設(shè)；

編寫基本I2C按字節(jié)收發(fā)的函數(shù)；

4.2 代碼分析

1. 頭文件和宏定義

#include 
#include 
#include 
#include "delay.h"
#include "w55mh32.h"

#define BUFF_SIZE 256

引入了標準庫、自定義延時庫和硬件相關(guān)庫的頭文件，同時定義了緩沖區(qū)大小為 256 字節(jié)。

2. 函數(shù)聲明

聲明了一系列函數(shù)，涵蓋 UART、NVIC、I2C 的配置，I2C 主從設(shè)備測試，數(shù)據(jù)填充、打印，以及命令獲取等功能。

3. 全局變量

USART_TypeDef *USART_TEST = USART1;
uint8_t SendBuff[BUFF_SIZE];
uint8_t RecvBuff[BUFF_SIZE];
uint8_t RecvFlag = 0;

定義了用于測試的串口為USART1，以及發(fā)送緩沖區(qū)、接收緩沖區(qū)和接收標志。

4. 主函數(shù)main()

int main(void)
{
    uint8_t           cmd;
    RCC_ClocksTypeDef clocks;

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_CRC, ENABLE);
    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);

    printf("n");
    printf("SYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhzn",
           (float)clocks.SYSCLK_Frequency / 1000000, (float)clocks.HCLK_Frequency / 1000000,
           (float)clocks.PCLK1_Frequency / 1000000, (float)clocks.PCLK2_Frequency / 1000000, (float)clocks.ADCCLK_Frequency / 1000000);

    printf("IIC Transmit Test.n");
    printf("m: IIC master polling sendn");
    printf("r: IIC slave int receiven");

    IIC_Configuration();

    while (1)
    {
        cmd = GetCmd();
        switch (cmd)
        {
        case 'm':
            printf("IIC polling master send data:n");
            IIC_MasterTest();
            break;
        case 'r':
            printf("IIC slave receive data...n");
            NVIC_Configuration();
            IIC_SlaveTest();
            break;
        }
    }
}

初始化 CRC 時鐘、延時函數(shù)和 UART，波特率設(shè)為 115200。

獲取系統(tǒng)時鐘頻率并通過串口輸出。

輸出 I2C 通信測試提示和命令選項。

配置 I2C。

進入無限循環(huán)，等待用戶輸入命令：輸入m，執(zhí)行 I2C 主設(shè)備輪詢發(fā)送測試。

輸入r，配置 NVIC 并執(zhí)行 I2C 從設(shè)備中斷接收測試。

5. I2C 配置函數(shù)IIC_Configuration()

void IIC_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    I2C_InitTypeDef  I2C_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1 | RCC_APB1Periph_I2C2, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_OD;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_ForcePuPdCmd(GPIOB, ENABLE);
    GPIO_ForcePullUpConfig(GPIOB, GPIO_Pin_6);
    GPIO_ForcePullUpConfig(GPIOB, GPIO_Pin_7);

    I2C_DeInit(I2C1);
    I2C_InitStructure.I2C_Mode                = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle           = I2C_DutyCycle_2;
    I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1         = 0xA0;
    I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed          = 100000;
    I2C_InitStructure.I2C_Ack                 = I2C_Ack_Enable;

    I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
    I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
}

使能 GPIOB 和 I2C1、I2C2 的時鐘。

配置 GPIOB 的 6、7 引腳為復(fù)用開漏輸出，并啟用內(nèi)部上拉。

初始化 I2C1，設(shè)置工作模式、占空比、地址模式、自身地址、時鐘速度和應(yīng)答使能，最后使能 I2C1。

6. I2C 主設(shè)備測試函數(shù)IIC_MasterTest()

void IIC_MasterTest(void)
{
    uint32_t i = 0, j;

    FillData();
    j = BUFF_SIZE;
    DataPrintf(SendBuff, BUFF_SIZE);

    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

    I2C_Send7bitAddress(I2C1, 0xA0, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

    while (j--)
    {
        I2C_SendData(I2C1, SendBuff[i]);
        while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
        i++;
    }

    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
    while ((I2C1->CR1 & 0x200) == 0x200);
}

調(diào)用FillData()函數(shù)填充發(fā)送緩沖區(qū)，并打印發(fā)送數(shù)據(jù)。

生成 I2C 起始信號，等待主模式選擇事件。

發(fā)送從設(shè)備地址，等待主發(fā)送模式選擇事件。

循環(huán)發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，每次發(fā)送后等待字節(jié)發(fā)送完成事件。

生成 I2C 停止信號，等待停止信號發(fā)送完成。

7. I2C 從設(shè)備測試函數(shù)IIC_SlaveTest()

void IIC_SlaveTest(void)
{
    FillData();
    I2C_ITConfig(I2C1, I2C_IT_EVT | I2C_IT_BUF, ENABLE);
    I2C_ITConfig(I2C1, I2C_IT_ERR, ENABLE);

    while (1)
    {
        if (RecvFlag == 1)
        {
            DataPrintf(RecvBuff, BUFF_SIZE);
            if (memcmp(RecvBuff, SendBuff, BUFF_SIZE) == 0)
            {
                printf("IIC slave int receive data successn");
            }
            memset(RecvBuff, 0, BUFF_SIZE);
            RecvFlag = 0;
        }
    }
}

調(diào)用FillData()函數(shù)填充發(fā)送緩沖區(qū)。

使能 I2C1 的事件、緩沖區(qū)和錯誤中斷。

進入無限循環(huán)，當(dāng)RecvFlag置 1 時，打印接收數(shù)據(jù)，比較接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，若相同則輸出接收成功信息，然后清空接收緩沖區(qū)并復(fù)位RecvFlag。

8. NVIC 配置函數(shù)NVIC_Configuration()

void NVIC_Configuration(void)
{
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel                   = I2C1_EV_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority        = 2;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd                = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel                   = I2C1_ER_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority        = 3;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

配置 I2C1 的事件和錯誤中斷的優(yōu)先級，并使能這兩個中斷。

9. 還有一些其他函數(shù)

UART_Configuration()：配置 UART1，設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等參數(shù)。

DataPrintf()：以十六進制格式打印緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。

FillData()：填充發(fā)送緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)從0x01開始遞增。

GetCmd()：從 UART1 接收用戶輸入的命令。

SER_PutChar和fputc()：重定向標準輸出函數(shù)，將字符發(fā)送到 UART1。

4.3 下載驗證

在電腦端打開串口調(diào)試助手， 把編譯好的程序下載到開發(fā)板。在串口調(diào)試助手可看到EEPROM測試的調(diào)試信息：

WIZnet 是一家無晶圓廠半導(dǎo)體公司，成立于 1998 年。產(chǎn)品包括互聯(lián)網(wǎng)處理器 iMCU?，它采用 TOE（TCP/IP 卸載引擎）技術(shù)，基于獨特的專利全硬連線 TCP/IP。iMCU? 面向各種應(yīng)用中的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

WIZnet 在全球擁有 70 多家分銷商，在香港、韓國、美國設(shè)有辦事處，提供技術(shù)支持和產(chǎn)品營銷。

香港辦事處管理的區(qū)域包括：澳大利亞、印度、土耳其、亞洲（韓國和日本除外）。