I2C协议概述

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种同步、半双工的串行通信总线协议，由飞利浦（现恩智浦）开发，用于连接低速外设与微控制器。其核心特点包括两线制（SDA数据线、SCL时钟线）、多主多从架构和地址寻址机制。

物理层特性

• 双线设计：SDA（Serial Data）传输数据，SCL（Serial Clock）提供同步时钟。
• 开漏输出：需外接上拉电阻，支持线与逻辑，允许总线冲突检测。
• 速率标准：
  • 标准模式（100 kbps）
  • 快速模式（400 kbps）
  • 高速模式（3.4 Mbps）

协议帧结构

1. 起始条件：SCL高电平时SDA由高变低。
2. 地址帧：7位或10位从机地址 + 1位读写方向（0写，1读）。
3. 数据帧：每8位数据后跟随1位ACK/NACK应答。
4. 停止条件：SCL高电平时SDA由低变高。

典型通信流程

• 主机发送起始信号后，传输从机地址和读写位。
• 从机应答后，主机发送或接收数据，每字节需应答确认。
• 通信结束时主机发送停止信号。

应用场景

• 传感器（如温度、加速度计）
• EEPROM存储器
• 实时时钟（RTC）模块
• 显示器控制（如OLED）

优势与局限

• 优势：引脚占用少、支持多设备、协议简单。
• 局限：速率较低、总线长度受限（通常<1米）。

EEPROM的定义

EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）是一种非易失性存储器，可通过电信号擦除和重编程。与EPROM（需紫外线擦除）不同，EEPROM支持单字节或块级擦写，无需物理移除芯片。

EEPROM的特点

• 非易失性：断电后数据保留。
• 可重复擦写：典型寿命为10万到100万次。
• 按字节操作：支持精细数据修改，无需整片擦除。
• 低功耗：适合嵌入式系统。

应用场景

• 存储设备配置参数（如路由器设置）。
• 保存用户数据（如家电使用记录）。
• 微控制器（如Arduino、STM32）的固件存储。

与Flash的区别

• 擦写粒度：EEPROM支持字节级，Flash需块级擦除。
• 寿命：EEPROM擦写次数更高。
• 容量与成本：Flash容量更大，成本更低，适合大容量存储。

注意事项

• 避免频繁写入同一地址以延长寿命。
• 部分芯片需延时等待擦写完成。
• 数据备份建议结合校验机制（如CRC）。

I^2的初始化：

我们这里提供 I^2 的初始化文件将其添加到KEIL中（操作和LCD一样），这里我们任然使用LCD所以也要添加里面。

在stm32cubemx创建工程无变化；我们直接在keil进行代码的书写；

需要先进行几个函数的声明和定义；

1. X24C02 写入函数
void X24C02_Write(uint8_t adress, uint8_t info)
{
    I2CStart();
    I2CSendByte(0xA0); // 设备地址，写入模式
    I2CWaitAck();
    I2CSendByte(adress); // 地址
    I2CWaitAck();
    I2CSendByte(info); // 写入信息
    I2CWaitAck();
    I2CStop();
}
2. X24C02 读取函数
uint8_t X24C02_Read(uint8_t adress)
{
    unsigned char val;
    
    I2CStart();
    I2CSendByte(0xA0); // 设备地址，写入模式
    I2CWaitAck();
    I2CSendByte(adress); // 地址
    I2CWaitAck();
    I2CStop(); // 停止条件

    I2CStart();
    I2CSendByte(0xA1); // 设备地址，读取模式
    I2CWaitAck();
    val = I2CReceiveByte(); // 接收数据
    I2CStop();
    
    return(val);
}

为什么写入是0XA0;读取是0XAI?

前面根据图可知为：101000  ，只需要控制最后一位即可控制功能：

写入：                                                   读取：

                          

3. MCP4017 读取函数
uint8_t MCP4017_Read(void)
{
    unsigned char val;
    
    I2CStart();
    I2CSendByte(0x5F); // 设备地址
    I2CWaitAck();
    
    val = I2CReceiveByte(); // 接收数据
    I2CStop();
    
    return(val);
}
功能：读取 MCP4017 的状态。
4. MCP4017 写入函数
void MCP4017_Write(unsigned char info)
{
    I2CStart();
    I2CSendByte(0x5F); // 设备地址
    I2CWaitAck();
    
    I2CSendByte(0x5E); // 要写入的信息
    I2CWaitAck();
    I2CStop();
}

实验目的：

1. 编写EEPROM的IIC读写的用户函数，完成开机次数存储实验；
2. 编写MCP4017的IIC读写的用户函数，编写用户功能函数，以实现调节数字电位器；

我们一切准备工程完毕；现在书写使用函数完成实验目的即可：

1：初始化LCD和 I^2；

2：将定义的函数存放在正确位置；

3：在主函数套用函数：

（1）：在循环外书写；因为

• 非易失性：断电后数据保留。
• 可重复擦写：典型寿命为10万到100万次。
• 多次循环可能出错

	EEPROM=x24c02_read (0X02);
	x24c02_write (0X02,++EEPROM);
	sprintf ((char*)str," Value:%d :",EEPROM);	
    LCD_DisplayStringLine (Line8 ,str);

完善代码功能：

	if(STATR==0)
		{
			STATR=1;
			EEPROM=X24C02_Read(0X77);
			HAL_Delay(10);
			X24C02_Write (0X77,++EEPROM );
			sprintf((char*)str ," Value:%d ",EEPROM);
			LCD_DisplayStringLine (Line3,str);
			HAL_Delay (100);
		}
		  MCP4017_Write (mcp);
			HAL_Delay (1000);
			mcp=mcp+5;
			if(mcp>0X7F)mcp=0X00;
			sprintf((char*)str ," Value:%d ",mcp);
			LCD_DisplayStringLine (Line4,str);

断电后EEPROM保存上电次数，通过MCP改变电阻值；使电压表数值改变。