面向对象方法实现IIC驱动封装以及AT24CXX存储器的封装

一.简述

使用面向对象的编程思想封装IIC驱动，将IIC的属性和操作封装成一个库，在需要创建一个IIC设备时只需要实例化一个IIC对象即可，本文是基于STM32和HAL库做进一步封装的。

底层驱动方法不重要，封装的思想很重要。在完成对IIC驱动的封装之后借助继承特性实现AT24C64存储器的驱动开发，仍使用面向对象的思想封装AT24C64驱动。

二.IIC驱动面向对象封装

iic.h头文件主要是类模板的定义，具体如下：

//定义IIC类

typedefstructIIC_Type

{

//属性

GPIO_TypeDef*GPIOx_SCL;//GPIO_SCL所属的GPIO组(如：GPIOA)

GPIO_TypeDef*GPIOx_SDA;//GPIO_SDA所属的GPIO组(如：GPIOA)

uint32_tGPIO_SCL;//GPIO_SCL的IO引脚(如：GPIO_PIN_0)

uint32_tGPIO_SDA;//GPIO_SDA的IO引脚(如：GPIO_PIN_0)

//操作

void(*IIC_Init)(conststructIIC_Type*);//IIC_Init

void(*IIC_Start)(conststructIIC_Type*);//IIC_Start

void(*IIC_Stop)(conststructIIC_Type*);//IIC_Stop

uint8_t(*IIC_Wait_Ack)(conststructIIC_Type*);//IIC_Wait_ack,返回wait失败或是成功

void(*IIC_Ack)(conststructIIC_Type*);//IIC_Ack,IIC发送ACK信号

void(*IIC_NAck)(conststructIIC_Type*);//IIC_NAck,IIC发送NACK信号

void(*IIC_Send_Byte)(conststructIIC_Type*,uint8_t);//IIC_Send_Byte，入口参数为要发送的字节

uint8_t(*IIC_Read_Byte)(conststructIIC_Type*,uint8_t);//IIC_Send_Byte，入口参数为是否要发送ACK信号

void(*delay_us)(uint32_t);//us延时

}IIC_TypeDef;

iic.c源文件主要是类模板具体操作函数的实现，具体如下：

//设置SDA为输入模式

staticvoidSDA_IN(conststructIIC_Type*IIC_Type_t)

{

uint8_tio_num=0;//定义ioNum号

switch(IIC_Type_t->GPIO_SDA)

{

caseGPIO_PIN_0:

io_num=0;

break;

caseGPIO_PIN_1:

io_num=1;

break;

caseGPIO_PIN_2:

io_num=2;

break;

caseGPIO_PIN_3:

io_num=3;

break;

caseGPIO_PIN_4:

io_num=4;

break;

caseGPIO_PIN_5:

io_num=5;

break;

caseGPIO_PIN_6:

io_num=6;

break;

caseGPIO_PIN_7:

io_num=7;

break;

caseGPIO_PIN_8:

io_num=8;

break;

caseGPIO_PIN_9:

io_num=9;

break;

caseGPIO_PIN_10:

io_num=10;

break;

caseGPIO_PIN_11:

io_num=11;

break;

caseGPIO_PIN_12:

io_num=12;

break;

caseGPIO_PIN_13:

io_num=13;

break;

caseGPIO_PIN_14:

io_num=14;

break;

caseGPIO_PIN_15:

io_num=15;

break;

}

IIC_Type_t->GPIOx_SDA->MODER&=~(3<<(io_num*2));//将GPIOx_SDA->GPIO_SDA清零

IIC_Type_t->GPIOx_SDA->MODER|=0<<(io_num*2);//将GPIOx_SDA->GPIO_SDA设置为输入模式

}

//设置SDA为输出模式

staticvoidSDA_OUT(conststructIIC_Type*IIC_Type_t)

{

uint8_tio_num=0;//定义ioNum号

switch(IIC_Type_t->GPIO_SDA)

{

caseGPIO_PIN_0:

io_num=0;

break;

caseGPIO_PIN_1:

io_num=1;

break;

caseGPIO_PIN_2:

io_num=2;

break;

caseGPIO_PIN_3:

io_num=3;

break;

caseGPIO_PIN_4:

io_num=4;

break;

caseGPIO_PIN_5:

io_num=5;

break;

caseGPIO_PIN_6:

io_num=6;

break;

caseGPIO_PIN_7:

io_num=7;

break;

caseGPIO_PIN_8:

io_num=8;

break;

caseGPIO_PIN_9:

io_num=9;

break;

caseGPIO_PIN_10:

io_num=10;

break;

caseGPIO_PIN_11:

io_num=11;

break;

caseGPIO_PIN_12:

io_num=12;

break;

caseGPIO_PIN_13:

io_num=13;

break;

caseGPIO_PIN_14:

io_num=14;

break;

caseGPIO_PIN_15:

io_num=15;

break;

}

IIC_Type_t->GPIOx_SDA->MODER&=~(3<<(io_num*2));//将GPIOx_SDA->GPIO_SDA清零

IIC_Type_t->GPIOx_SDA->MODER|=1<<(io_num*2);//将GPIOx_SDA->GPIO_SDA设置为输出模式

}

//设置SCL电平

staticvoidIIC_SCL(conststructIIC_Type*IIC_Type_t,intn)

{

if(n==1)

{

HAL_GPIO_WritePin(IIC_Type_t->GPIOx_SCL,IIC_Type_t->GPIO_SCL,GPIO_PIN_SET);//设置SCL为高电平

}

else{

HAL_GPIO_WritePin(IIC_Type_t->GPIOx_SCL,IIC_Type_t->GPIO_SCL,GPIO_PIN_RESET);//设置SCL为低电平

}

}

//设置SDA电平

staticvoidIIC_SDA(conststructIIC_Type*IIC_Type_t,intn)

{

if(n==1)

{

HAL_GPIO_WritePin(IIC_Type_t->GPIOx_SDA,IIC_Type_t->GPIO_SDA,GPIO_PIN_SET);//设置SDA为高电平

}

else{

HAL_GPIO_WritePin(IIC_Type_t->GPIOx_SDA,IIC_Type_t->GPIO_SDA,GPIO_PIN_RESET);//设置SDA为低电平

}

}

//读取SDA电平

staticuint8_tREAD_SDA(conststructIIC_Type*IIC_Type_t)

{

returnHAL_GPIO_ReadPin(IIC_Type_t->GPIOx_SDA,IIC_Type_t->GPIO_SDA);//读取SDA电平

}

//IIC初始化

staticvoidIIC_Init_t(conststructIIC_Type*IIC_Type_t)

{

GPIO_InitTypeDefGPIO_Initure;

//根据GPIO组初始化GPIO时钟

if(IIC_Type_t->GPIOx_SCL==GPIOA||IIC_Type_t->GPIOx_SDA==GPIOA)

{

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//使能GPIOA时钟

}

if(IIC_Type_t->GPIOx_SCL==GPIOB||IIC_Type_t->GPIOx_SDA==GPIOB)

{

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();//使能GPIOB时钟

}

if(IIC_Type_t->GPIOx_SCL==GPIOC||IIC_Type_t->GPIOx_SDA==GPIOC)

{

__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();//使能GPIOC时钟

}

if(IIC_Type_t->GPIOx_SCL==GPIOD||IIC_Type_t->GPIOx_SDA==GPIOD)

{

__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();//使能GPIOD时钟

}

if(IIC_Type_t->GPIOx_SCL==GPIOE||IIC_Type_t->GPIOx_SDA==GPIOE)

{

__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();//使能GPIOE时钟

}

if(IIC_Type_t->GPIOx_SCL==GPIOH||IIC_Type_t->GPIOx_SDA==GPIOH)

{

__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();//使能GPIOH时钟

}

//GPIO_SCL初始化设置

GPIO_Initure.Pin=IIC_Type_t->GPIO_SCL;

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽输出

GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;//上拉

GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;//快速

HAL_GPIO_Init(IIC_Type_t->GPIOx_SCL,&GPIO_Initure);

//GPIO_SDA初始化设置

GPIO_Initure.Pin=IIC_Type_t->GPIO_SDA;

GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽输出

GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP;//上拉

GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;//快速

HAL_GPIO_Init(IIC_Type_t->GPIOx_SDA,&GPIO_Initure);

//SCL与SDA的初始化均为高电平

IIC_SCL(IIC_Type_t,1);

IIC_SDA(IIC_Type_t,1);

}

//IICStart

staticvoidIIC_Start_t(conststructIIC_Type*IIC_Type_t)

{

SDA_OUT(IIC_Type_t);//sda线输出

IIC_SDA(IIC_Type_t,1);

IIC_SCL(IIC_Type_t,1);

IIC_Type_t->delay_us(4);

IIC_SDA(IIC_Type_t,0);//START:whenCLKishigh,DATAchangeformhightolow

IIC_Type_t->delay_us(4);

IIC_SCL(IIC_Type_t,0);//钳住I2C总线，准备发送或接收数据

}

//IICStop

staticvoidIIC_Stop_t(conststructIIC_Type*IIC_Type_t)

{

SDA_OUT(IIC_Type_t);//sda线输出

IIC_SCL(IIC_Type_t,0);

IIC_SDA(IIC_Type_t,0);//STOP:whenCLKishighDATAchangeformlowtohigh

IIC_Type_t->delay_us(4);

IIC_SCL(IIC_Type_t,1);

IIC_SDA(IIC_Type_t,1);//发送I2C总线结束信号

IIC_Type_t->delay_us(4);

}

//IIC_Wait_ack返回HAL_OK表示wait成功，返回HAL_ERROR表示wait失败

staticuint8_tIIC_Wait_Ack_t(conststructIIC_Type*IIC_Type_t)//IIC_Wait_ack,返回wait失败或是成功

{

uint8_tucErrTime=0;

SDA_IN(IIC_Type_t);//SDA设置为输入

IIC_SDA(IIC_Type_t,1);IIC_Type_t->delay_us(1);

IIC_SCL(IIC_Type_t,1);IIC_Type_t->delay_us(1);

while(READ_SDA(IIC_Type_t))

{

ucErrTime++;

if(ucErrTime>250)

{

IIC_Type_t->IIC_Stop(IIC_Type_t);

returnHAL_ERROR;

}

}

IIC_SCL(IIC_Type_t,0);//时钟输出0

returnHAL_OK;

}

//产生ACK应答

staticvoidIIC_Ack_t(conststructIIC_Type*IIC_Type_t)

{

IIC_SCL(IIC_Type_t,0);

SDA_OUT(IIC_Type_t);

IIC_SDA(IIC_Type_t,0);

IIC_Type_t->delay_us(2);

IIC_SCL(IIC_Type_t,1);

IIC_Type_t->delay_us(2);

IIC_SCL(IIC_Type_t,0);

}

//产生NACK应答

staticvoidIIC_NAck_t(conststructIIC_Type*IIC_Type_t)

{

IIC_SCL(IIC_Type_t,0);

SDA_OUT(IIC_Type_t);

IIC_SDA(IIC_Type_t,1);

IIC_Type_t->delay_us(2);

IIC_SCL(IIC_Type_t,1);

IIC_Type_t->delay_us(2);

IIC_SCL(IIC_Type_t,0);

}

//IIC_Send_Byte，入口参数为要发送的字节

staticvoidIIC_Send_Byte_t(conststructIIC_Type*IIC_Type_t,uint8_ttxd)

{

uint8_tt=0;

SDA_OUT(IIC_Type_t);

IIC_SCL(IIC_Type_t,0);//拉低时钟开始数据传输

for(t=0;t<8;t++)

{

IIC_SDA(IIC_Type_t,(txd&0x80)>>7);

txd<<= 1;

IIC_Type_t->delay_us(2);//对TEA5767这三个延时都是必须的

IIC_SCL(IIC_Type_t,1);

IIC_Type_t->delay_us(2);

IIC_SCL(IIC_Type_t,0);

IIC_Type_t->delay_us(2);

}

}

//IIC_Send_Byte，入口参数为是否要发送ACK信号

staticuint8_tIIC_Read_Byte_t(conststructIIC_Type*IIC_Type_t,uint8_tack)

{

uint8_ti,receive=0;

SDA_IN(IIC_Type_t);//SDA设置为输入

for(i=0;i<8;i++)

{

IIC_SCL(IIC_Type_t,0);

IIC_Type_t->delay_us(2);

IIC_SCL(IIC_Type_t,1);

receive<<=1;

if(READ_SDA(IIC_Type_t))receive++;

IIC_Type_t->delay_us(1);

}

if(!ack)

IIC_Type_t->IIC_NAck(IIC_Type_t);//发送nACK

else

IIC_Type_t->IIC_Ack(IIC_Type_t);//发送ACK

returnreceive;

}

//实例化一个IIC1外设，相当于一个结构体变量，可以直接在其他文件中使用

IIC_TypeDefIIC1={

.GPIOx_SCL=GPIOA,//GPIO组为GPIOA

.GPIOx_SDA=GPIOA,//GPIO组为GPIOA

.GPIO_SCL=GPIO_PIN_5,//GPIO为PIN5

.GPIO_SDA=GPIO_PIN_6,//GPIO为PIN6

.IIC_Init=IIC_Init_t,

.IIC_Start=IIC_Start_t,

.IIC_Stop=IIC_Stop_t,

.IIC_Wait_Ack=IIC_Wait_Ack_t,

.IIC_Ack=IIC_Ack_t,

.IIC_NAck=IIC_NAck_t,

.IIC_Send_Byte=IIC_Send_Byte_t,

.IIC_Read_Byte=IIC_Read_Byte_t,

.delay_us=delay_us//需自己外部实现delay_us函数

};

上述就是IIC驱动的封装，由于没有应用场景暂不测试其实用性，待下面ATC64的驱动缝缝扎黄写完之后一起测试使用。

三.ATC64XX驱动封装实现

at24cxx.h头文件主要是类模板的定义，具体如下：

//以下是共定义个具体容量存储器的容量

#defineAT24C01127

#defineAT24C02255

#defineAT24C04511

#defineAT24C081023

#defineAT24C162047

#defineAT24C324095

#defineAT24C648191//8KBytes

#defineAT24C12816383

#defineAT24C25632767

//定义AT24CXX类

typedefstructAT24CXX_Type

{

//属性

u32EEP_TYPE;//存储器类型（存储器容量）

//操作

IIC_TypeDefIIC;//IIC驱动

uint8_t(*AT24CXX_ReadOneByte)(conststructAT24CXX_Type*,uint16_t);//指定地址读取一个字节

void(*AT24CXX_WriteOneByte)(conststructAT24CXX_Type*,uint16_t,uint8_t);//指定地址写入一个字节

void(*AT24CXX_WriteLenByte)(uint16_t,uint32_t,uint8_t);//指定地址开始写入指定长度的数据

uint32_t(*AT24CXX_ReadLenByte)(uint16_t,uint8_t);//指定地址开始读取指定长度数据

void(*AT24CXX_Write)(uint16_t,uint8_t*,uint16_t);//指定地址开始写入指定长度的数据

void(*AT24CXX_Read)(uint16_t,uint8_t*,uint16_t);//指定地址开始写入指定长度的数据

void(*AT24CXX_Init)(conststructAT24CXX_Type*);//初始化IIC

uint8_t(*AT24CXX_Check)(conststructAT24CXX_Type*);//检查器件

}AT24CXX_TypeDef;

externAT24CXX_TypeDefAT24C_64;//外部声明实例化AT24CXX对象

at24cxx.c源文件主要是类模板具体操作函数的实现，具体如下：

//在AT24CXX指定地址读出一个数据

//ReadAddr:开始读数的地址

//返回值:读到的数据

staticuint8_tAT24CXX_ReadOneByte_t(conststructAT24CXX_Type*AT24CXX_Type_t,uint16_tReadAddr)

{

uint8_ttemp=0;

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Start(&AT24CXX_Type_t->IIC);

//根据AT的型号发送不同的地址

if(AT24CXX_Type_t->EEP_TYPE>AT24C16)

{

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Send_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,0XA0);//发送写命令

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Wait_Ack(&AT24CXX_Type_t->IIC);

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Send_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,ReadAddr>>8);//发送高地址

}elseAT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Send_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,0XA0+((ReadAddr/256)<<1));//发送器件地址0XA0,写数据

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Wait_Ack(&AT24CXX_Type_t->IIC);

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Send_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,ReadAddr%256);//发送低地址

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Wait_Ack(&AT24CXX_Type_t->IIC);

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Start(&AT24CXX_Type_t->IIC);

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Send_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,0XA1);//进入接收模式

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Wait_Ack(&AT24CXX_Type_t->IIC);

temp=AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Read_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,0);

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Stop(&AT24CXX_Type_t->IIC);//产生一个停止条件

returntemp;

}

//在AT24CXX指定地址写入一个数据

//WriteAddr:写入数据的目的地址

//DataToWrite:要写入的数据

staticvoidAT24CXX_WriteOneByte_t(conststructAT24CXX_Type*AT24CXX_Type_t,uint16_tWriteAddr,uint8_tDataToWrite)

{

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Start(&AT24CXX_Type_t->IIC);

if(AT24CXX_Type_t->EEP_TYPE>AT24C16)

{

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Send_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,0XA0);//发送写命令

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Wait_Ack(&AT24CXX_Type_t->IIC);

AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Send_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,WriteAddr>>8);//发送高地址