第3篇_两块8H1K17用I2C通讯，成功

zho***

昨天的帖子：8H1K17的I2C无法对主机做出应答 - QSPI/3组SPI/I2S/I2C，一线制温湿度传感器 国芯技术交流网站 - AI32位8051交流社区

继昨天I2C从机无应答，我使用了两块8H1K17，一块做主机，一块做从机，使用ISP中的例程，后用逻辑分析仪抓包，发现主从机通讯正常，从机可以应答。

于是我保留从机的板子，换成另外一个MCU作为主机，，情况依旧是从机无应答，下面是我的代码：

/**
  ******************************************************************************
  * @file    I2C_Soft_M.c
  * @author  zhouq
  * @Date    2024/11/11
  * @brief   I2C通信驱动文件，实现软件模拟I2C主机功能
  * @Description 
  ******************************************************************************
  * @attention
  ******************************************************************************
  */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "HeaderInc.h"

/* Private define-------------------------------------------------------------*/
//引脚定义
#define GPIO_I2C_SCL    GPIO_Pin_13  //PA13
#define GPIO_I2C_SDA    GPIO_Pin_14  //PA14

//置位与清零SCL管脚
#define SCL_SET    GPIOA_SetBits( GPIO_I2C_SCL )
#define SCL_CLR    GPIOA_ResetBits( GPIO_I2C_SCL )
//置位与清零SDA管脚
#define SDA_SET    GPIOA_SetBits( GPIO_I2C_SDA )
#define SDA_CLR    GPIOA_ResetBits( GPIO_I2C_SDA )

//读SDA管脚状态
#define READ_SDA   GPIOA_ReadInPortPin( GPIO_I2C_SDA )

/* Private variables----------------------------------------------------------*/
static void               I2C_GPIO_Init(void);          //I2C GPIO模式初始化
static void               I2C_Init(void);               //I2C初始化
static void               I2C_Start(void);              //I2C起始信号
static void               I2C_Stop(void);               //I2C停止信号
static ACK_Value_t        I2C_Write_Byte(uint8_t);      //I2C写字节
static uint8_t            I2C_Read_Byte (ACK_Value_t);  //I2C读字节

static DeviceStatus_t I2C_Write_Frame(uint8_t dev_addr, uint8_t reg_addr, uint8_t *send_data, uint16_t length);
static DeviceStatus_t I2C_Read_Frame(uint8_t dev_addr, uint8_t reg_addr, uint8_t *recv_data, uint16_t length);

/* Public variables-----------------------------------------------------------*/
I2C_Soft_M_t I2C_Soft_M = 
{
        .Init = I2C_Init,

        .Write_Frame = I2C_Write_Frame,
        .Read_Frame = I2C_Read_Frame
};

/* Private function prototypes------------------------------------------------*/ 
/*
        * @name   I2C_GPIO_Init
        * @brief  I2C GPIO初始化
        * @param  None
        * @retval None      
*/
void I2C_GPIO_Init(void)
{
        //将GPIO配置为开漏输出模式
        GPIOA_ModeCfg( GPIO_I2C_SCL,GPIO_ModeOut_OP_8mA );
        GPIOA_ModeCfg( GPIO_I2C_SDA,GPIO_ModeOut_OP_8mA );
        
}

/*
        * @name   I2C_Init
        * @brief  I2C初始化
        * @param  None
        * @retval None      
*/
static void I2C_Init(void)
{
    //SPI和I2C共用引脚
    R8_SPI0_CTRL_MOD = 0x02;//复位SPI0模式配置寄存器，先失能SPI功能

    I2C_GPIO_Init();

        SCL_SET;
        SDA_SET;
}

/*
        * @name   I2C_Start
        * @brief  I2C起始信号
        * @param  None
        * @retval None      
*/
static void I2C_Start(void)
{
        //SCL为高电平，SDA的下降沿为I2C起始信号
        SDA_SET;
        SCL_SET;
        Public.Delay_us(10);
        
        SDA_CLR;
        Public.Delay_us(20);
        
        //将SCL拉低，以免下一位是SDA出现上升沿，导致总线出现停止信号
        //SCL为高电平，SDA出现上升沿视为停止信号
        SCL_CLR;
        Public.Delay_us(10);
}

/*
        * @name   I2C_Stop
        * @brief  I2C停止信号
        * @param  None
        * @retval None      
*/
static void I2C_Stop(void)
{
        //SCL为高电平，SDA的上升沿为I2C停止信号
        SDA_CLR;
        SCL_SET;
        
        Public.Delay_us(20);
        SDA_SET;
}

/*
        * @name   I2C_Write_Byte
        * @brief  I2C写字节
        * @param  WR_Byte -> 待写入数据
        * @retval ACK_Value_t -> 从机应答值
*/
ACK_Value_t I2C_Write_Byte(uint8_t WR_Byte)
{
        uint8_t i;
        ACK_Value_t  ack_respond;
        
        //SCL为低电平时，SDA准备数据,接着SCL为高电平，读取SDA数据
        //数据按8位传输，高位在前，利用for循环逐个接收
        for(i=0;i<8;i++)
        {
                //SCL清零，主机SDA准备数据
                SCL_CLR;
                Public.Delay_us(10);
                
                //MSB，先发送高位
                //待发送的数据循环左移，和BIT7比较
                if((WR_Byte&BIT7) == BIT7)
                {
                        SDA_SET;
                }
                else
                {
                        SDA_CLR;
                }
                Public.Delay_us(10);
                //SCL置高，传输数据
                SCL_SET;
                Public.Delay_us(20);
                
                //准备发送下一比特位
                WR_Byte <<= 1;
        }
        
        //主机在SCL的高电平读取应答位，所以要先拉低SCL
        SCL_CLR;
        
        Public.Delay_us(2);
        //释放SDA，等待从机拉高/拉低SDA
        //如果主机不释放SDA，如果上一位数据是0，那么主机将占据SDA，从机没办法发送SDA=1的情况
        SDA_SET;
        //等待SDA被从机操作
        Public.Delay_us(20);
        //主机在SCL的高电平读取应答位，拉低SCL后再将其拉高
        SCL_SET;
    // 读取从机应答时的超时处理
    Timer1.Timeout = 0;
    while (READ_SDA != 0) // 等待从机应答拉低
    {
        if (Timer1.Timeout >= TIMER1_500mS)// 设置超时时间为500mS
        {
            SCL_CLR; //从机应答超时，主机继续占用总线
            return ERROR_TIMEOUT; // 返回超时错误
        }
    }
        //从机应答后，主机继续占用总线
        SCL_CLR;
        Public.Delay_us(10);

    // 返回从机的应答信号
    return (READ_SDA == 0) ? I2C_ACK : I2C_NACK; // 返回ACK或NACK
}

/*
        * @name   I2C_Read_Byte
        * @brief  I2C读字节
        * @param  ACK_Value -> 主机发送的ACK/NACK
        * @retval 从机返回主机要读的数据

*/
static uint8_t I2C_Read_Byte(ACK_Value_t ACK_Value)
{
        uint8_t read_byte = 0,i;
                
        //接收前，主机先确保释放SDA，避免干扰从机的数据发送
        SDA_SET;
        
        //SCL为低电平时，SDA准备数据,接着SCL为高电平，读取SDA数据
        //数据按8位传输，高位在前，利用for循环逐个接收
        for(i=0;i<8;i++)
        {
                //准备接收下一比特位
                read_byte <<= 1;//read_byte初始化时为0，第一次循环时，左移一位还是0
                
                //SCL清零，从机SDA准备数据
                SCL_CLR;
                Public.Delay_us(20);
                
                //SCL置高，获取数据
                SCL_SET;
                Public.Delay_us(20);

        // 读取从机发送的数据，接收的数据放在最低位
        if (READ_SDA) {
            read_byte |= 1; // 如果READ_SDA为高电平，则将最低位设置为1
        }//如果是低电平，则继续保持为0，不用操作
        }
        
        //SCL清零，主机准备应答信号
        SCL_CLR;
        Public.Delay_us(10);
        
        //主机发送应答信号
        if(ACK_Value == I2C_ACK)//应答，让从机继续发数据
        {
                SDA_CLR;
        }
        else//非应答，停止数据传输
        {
                SDA_SET;
    }
        Public.Delay_us(10);
        
        //置起SCL，将SDA发送出去
        SCL_SET;
        Public.Delay_us(20);
        
        //Note:
    //释放SDA数据线
        //SCL先清零，再释放SDA，防止连续传输数据时，从机错将SDA释放信号当成NACK信号
        SCL_CLR;
    SDA_SET;
        Public.Delay_us(10);

        //返回数据
        return read_byte;
}

/**
  * @brief  I2C主机写一帧数据
  * @param  dev_addr: 从机地址
  * @param  reg_addr: 寄存器地址
  * @param  send_data: 数据缓冲区指针
  * @param  length: 数据长度
  * @retval 0: 成功, 1: 失败
  */
static DeviceStatus_t I2C_Write_Frame(uint8_t dev_addr, uint8_t reg_addr, uint8_t *send_data, uint16_t length)
{
    uint16_t i;
    ACK_Value_t ack;

    I2C_Start(); // 发送起始信号

    // 发送从机地址和写位
    ack = I2C_Write_Byte(dev_addr & 0xFE);
    if (ack != I2C_ACK) {
        I2C_Stop();
        return ERROR_Data; // 失败
    }

        // 发送寄存器地址
    ack = I2C_Write_Byte(reg_addr);
    if (ack != I2C_ACK) {
        I2C_Stop();
        return ERROR_Data; // 失败
    }

    // 发送数据
    for (i = 0; i < length; i++) {
        ack = I2C_Write_Byte(send_data[i]);
        if (ack != I2C_ACK) {
            I2C_Stop();
            return ERROR_Data; // 失败
        }
    }

    I2C_Stop(); // 发送停止信号
    return HAL_OK; // 成功
}

/**
  * @brief  I2C主机读一帧数据
  * @param  dev_addr: 从机地址
  * @param  reg_addr: 寄存器地址
  * @param  recv_data: 数据缓冲区指针，用于存储读取的数据
  * @param  length: 要读取的数据长度
  * @retval 0: 成功, 1: 失败
  */
static DeviceStatus_t I2C_Read_Frame(uint8_t dev_addr, uint8_t reg_addr, uint8_t *recv_data, uint16_t length)
{
    uint16_t i;
    ACK_Value_t ack;

    I2C_Start(); // 发送起始信号

    // 发送从机地址和读位
    ack = I2C_Write_Byte(dev_addr | 0x01);
    if (ack != I2C_ACK) {
        I2C_Stop();
        return ERROR_Data; // 失败
    }

        // 发送寄存器地址
    ack = I2C_Write_Byte(reg_addr);
    if (ack != I2C_ACK) {
        I2C_Stop();
        return ERROR_Data; // 失败
    }

        I2C_Start(); // 重新启动I2C总线
    // 读取数据
    for (i = 0; i < length; i++) {
        if (i == length - 1) {
            // 最后一个字节发送NACK
            recv_data[i] = I2C_Read_Byte(I2C_NACK);
        } else {
            // 其他字节发送ACK
            recv_data[i] = I2C_Read_Byte(I2C_ACK);
        }
    }

    I2C_Stop(); // 发送停止信号
    return HAL_OK; // 成功
}

/********************************************************
  End Of File
********************************************************/
复制代码

我的代码我看不出问题，另外，不知道作为从机，对I2C通讯的速率是否有要求，如果有，得是多少？目前我的速率是小于400K的

Debu***

https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=16514&pid=155128
根据另一个帖子的逻辑分析仪截图猜测是主机推挽输出，从机无法拉低
但您的主机是其他厂商的单片机，还是软件模拟的，还用了库函数
其他厂商的MCU建议到其他地方寻求技术支持，本论坛仅讨论STC AI MCU，可以使用相关的MCU做主机
不熟悉你用的这个库函数，开漏应该是OD（Open Drain），推挽是PP（Push Pull），这个OP无法理解

如使用STC AI MCU，一主多从或单主单从，建议主机I2C打开内部4K上拉，从机开漏
不清楚你用的MCU是否支持内部4K上拉（建议1K~5K上拉），如无，需要外接上拉电阻
软件模拟I2C主机可以参考8051U实验箱例程：
AI8051U-DEMO-CODE-V1.2.zip\Ai8051U-32Bit\84-USB录放音声卡-TLV320AIC23B-内部36.864M-外接32768Hz晶振\src\TLV320AIC23.c


实验箱：
https://www.stcai.com/syx
AI8051U实验箱1.2：
https://www.stcaimcu.com/data/download/DemoCode/AI8051U-DEMO-CODE-V1.2.zip

zho***

Debu*** 发表于 2025-3-27 10:18
https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=16514&pid=155128
根据另一个帖子的 ...

好的，谢谢解答