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细说STM32F407单片机通过IIC读写EEPROM 24C02

news 来源：原创 2025/7/21 7:34:40

一、操作说明

二、工程配置

1、时钟、DEBUG、GPIO、USART6、NVIC、Code Generator

2、 IIC2

（1）Master Features组，主设备参数

（2）Slave Features组，从设备参数

三、软件设计

1、KELED

2、EEPROM

（1）24cxx.c

（2）24cxx.h

3、main.c

四、下载与运行

本文旨在通过使用STM32F407的IIC总线读写 EEPROM 24C02。

一些细节可以参考本文作者写的其他文章。

参考文章1：细说STM32F407单片机轮询方式读写SPI FLASH W25Q16BV-CSDN博客 https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/144587209

参考文章2，细说STM32F407单片机IIC总线基础知识-CSDN博客 https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/144717358

一、操作说明

项目使用旺宝红龙开发板，STM32F407ZGT6 KIT V1.0。使用开发板上的按键S2、S3、S4、S5，依次按下诸键后执行如下操作，并且使用开发板上的LED灯，依次显示操作状态。S6是复位键。

[S2]KeyUp   = Write a number     LED1
[S3]KeyDown = Read the number    LED2
[S4]KeyLeft = Write a string     LED3
[S5]KeyRight= Read the string    LED4

二、工程配置

1、时钟、DEBUG、GPIO、USART6、NVIC、Code Generator

与参考文章2相同。

I2C的中断事件主要是表示传输过程和错误的一些事件，由于I2C通信是一种应答式通信，与其他外设的轮询式操作类似，本例不开启I2C2的中断。I2C也具有DMA功能，但是24C02操作的数据量小，没有使用DMA的必要。如果需要使用I2C接口的中断或DMA数据传输功能，可看参考文章中介绍的中断方式和DMA方式相关函数。

2、 IIC2

占用管脚PF0、PF1。默认全部设置。

（1）Master Features组，主设备参数

I2C Speed Mode，速度模式。可选标准模式(Standard Mode)或快速模式(Fast Mode)。
I2C Clock Speed (Hz)，I2C时钟速度。标准模式最大值为100kHz，快速模式最大值为400kHz。
Fast Mode Duty Cycle，快速模式占空比。选择快速模式后这个参数会出现，用于设置时钟信号的占空比，是一个周期内低电平与高电平的时间比，有2:1和16:9两种选项。

本示例中，速度模式选择标准模式。

（2）Slave Features组，从设备参数

Clock No Stretch Mode，禁止时钟延长。设置为Disabled表示允许时钟延长。
Primary AddressLength selection，设备主地址长度。可选7-bit或10-bit，本例选择7-bit。
DualAddress Acknowledge，双地址确认。从设备可以有两个地址，如果设置为Enabled。还会出现一个Secondary slave address参数，用于设置从设备副地址。
Primary slave address，从设备主地址。设置从设备主地址，作为I2C从设备时才需要设置。
General Call address detection，广播呼叫检测。设置为Disabled表示禁止广播呼叫，不对地址0x00应答；否则，就是允许广播呼叫，对地址0x00应答。

STM32F407是I2C主设备，无须设置从设备地址。24C02是I2C从设备，其从设备地址是0xA0。

三、软件设计

1、KELED

keyled.c和keyled.h与参考文章相同。

2、EEPROM

在项目中创建EEPROM文件夹，并在其中设计24cxx.c和24cxx.h。

为便于程序的移植，在文件24cxx.h中定义一个宏I2C_HANDLE替代hi2c2。如果使用了不同的I2C接口，只需修改这个宏定义即可，而I2C接口的外设初始化由CubeMX自动生成的函数完成。在24cxx.h中还定义了表示24C02地址的宏DEV_ADDR_24CXX，如果实际电路中的24C02的I2C地址被修改了，修改这个宏即可。

在文件24cxx.h中定义了5个函数，前面4个都是直接封装I2C的HAL传输函数实现的，最后1个函数EP24C_WriteLongData()能自动将一个长的数据拆分为多个页(每页8字节)写入，这5个函数都使用I2C的阻塞式存储器数据传输函数。

（1）24cxx.c


/* 文件： 24cxx.c* 描述： 24C02驱动程序源程序文件*/#include "24cxx.h"
#define	EP24C_TIMEOUT 200						//超时等待时间，单位：ms
#define	EP24C_MEMADD_SIZE I2C_MEMADD_SIZE_8BIT  //存储器地址大小，8位地址//检查设备是否准备好I2C通讯，返回HAL_OK 表示OK
HAL_StatusTypeDef EP24C_IsDeviceReady(void)
{uint32_t Trials=10;		//尝试次数HAL_StatusTypeDef result=HAL_I2C_IsDeviceReady(&I2C_HANDLE,DEV_ADDR_24CXX,Trials,EP24C_TIMEOUT);return result;
}//向任意地址写入一个字节的数据, memAddr是存储器内部地址，byteData是需要写入的1个字节的数据
HAL_StatusTypeDef EP24C_WriteOneByte(uint16_t memAddress,uint8_t byteData)
{HAL_StatusTypeDef result=HAL_I2C_Mem_Write(&I2C_HANDLE,DEV_ADDR_24CXX,memAddress,EP24C_MEMADD_SIZE,&byteData,1,EP24C_TIMEOUT);return	result;
}//从任意地址读出一个字节的数据, memAddr是存储器内部地址，byteData是读出的1个字节的数据，若返回HAL_OK表示读取成功
HAL_StatusTypeDef EP24C_ReadOneByte(uint16_t memAddress,uint8_t *byteData)
{HAL_StatusTypeDef result=HAL_I2C_Mem_Read(&I2C_HANDLE,DEV_ADDR_24CXX,memAddress,EP24C_MEMADD_SIZE,byteData,1,EP24C_TIMEOUT);return result;
}//连续读取数据，任意地址，任意长度，不受页的限制
HAL_StatusTypeDef EP24C_ReadBytes(uint16_t memAddress,uint8_t *pBuffer,uint16_t bufferLen)
{if(bufferLen>MEM_SIZE_24CXX)	//超过总存储容量return HAL_ERROR;HAL_StatusTypeDef result=HAL_I2C_Mem_Read(&I2C_HANDLE,DEV_ADDR_24CXX,memAddress,EP24C_MEMADD_SIZE,pBuffer,bufferLen,EP24C_TIMEOUT);return result;
}//限定在一个页内写入连续数据，最多8字节。任意起始地址，但是起始地址+数据长度不能超过页边界
HAL_StatusTypeDef EP24C_WriteInOnePage(uint16_t memAddress,uint8_t *pBuffer,uint16_t bufferLen)
{if(bufferLen>PAGE_SIZE_24CXX)	//数据长度不能大于页的大小return HAL_ERROR;HAL_StatusTypeDef result=HAL_I2C_Mem_Write(&I2C_HANDLE,DEV_ADDR_24CXX,memAddress,EP24C_MEMADD_SIZE,pBuffer,bufferLen,EP24C_TIMEOUT);return result;
}//写任意长的数据，可以超过8字节，但数据地址必须从页首开始，即 8*N。自动分解为多次写入
HAL_StatusTypeDef EP24C_WriteLongData(uint16_t memAddress,uint8_t *pBuffer,uint16_t bufferLen)
{if(bufferLen>MEM_SIZE_24CXX)	//超过总存储容量return HAL_ERROR;HAL_StatusTypeDef result=HAL_ERROR;if(bufferLen<=PAGE_SIZE_24CXX)	//不超过1个page,直接写入后退出{result=HAL_I2C_Mem_Write(&I2C_HANDLE,DEV_ADDR_24CXX,memAddress,EP24C_MEMADD_SIZE,pBuffer,bufferLen,EP24C_TIMEOUT);return result;}uint8_t *pt=pBuffer;			//临时指针，不能改变传入的指针uint16_t pageCount=bufferLen/PAGE_SIZE_24CXX;	//Page个数for(uint16_t i=0; i<pageCount; i++)	//一次写入一个page的数据{result=HAL_I2C_Mem_Write(&I2C_HANDLE,DEV_ADDR_24CXX,memAddress,EP24C_MEMADD_SIZE,pt,PAGE_SIZE_24CXX,EP24C_TIMEOUT);pt += PAGE_SIZE_24CXX;memAddress += PAGE_SIZE_24CXX;HAL_Delay(5);					//必须有延时,以等待页写完if (result != HAL_OK)return result;}uint16_t leftBytes=bufferLen % PAGE_SIZE_24CXX;  //余数if (leftBytes>0)					//写入剩余的数据result=HAL_I2C_Mem_Write(&I2C_HANDLE,DEV_ADDR_24CXX,memAddress,EP24C_MEMADD_SIZE,pt,leftBytes,EP24C_TIMEOUT);return result;
}

（2）24cxx.h


/**  文件名：24cxx.h* 	功能描述： 24C02 EEPROM驱动程序，使用HAL库** 	(1)24C02是 256字节EEPROM，可以单个字节读写，连续读写时按页读写，每页8字节。所以，按页读写时最多8字节,页号0--31** 	(2)连续写入数据时要注意不要超过页的边界，否则从页的开始处重新写，会覆盖原来的内容。** 	(3)24C02地址是 0b1010xxxy, 其中xxx由芯片的地址引脚A2,A1,A0决定，一般接地，所以是0xA0, HAL库在读写时自动在最后一位写0或1进行读或写操作** 	(4)24C02的地址数据长度是8位，使用宏定义符号I2C_MEMADD_SIZE_8BIT*/#ifndef __24cxx_H
#define __24cxx_H#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "i2c.h" 				//i2c.h中定义了hi2c2
/* 两个与硬件相关的定义，   */
#define I2C_HANDLE hi2c2		//I2C外设对象变量，利用i2c.h中定义的hi2c2
#define	DEV_ADDR_24CXX 0x00A0	//24C02的写地址
// EEPROM存储器参数
#define	PAGE_SIZE_24CXX 0x0008	//24C02的Page大小为8字节
#define	MEM_SIZE_24CXX (uint16_t)256 //24C02总共容量字节数，8*32=256字节//检查设备是否准备好
HAL_StatusTypeDef EP24C_IsDeviceReady(void);//在任意地址写入一个字节
HAL_StatusTypeDef EP24C_WriteOneByte(uint16_t memAddress, uint8_t byteData);//在任意地址读出一个字节
HAL_StatusTypeDef EP24C_ReadOneByte(uint16_t memAddress, uint8_t *byteData);//连续读取数据，任意地址，任意长度，不受页的限制
HAL_StatusTypeDef EP24C_ReadBytes(uint16_t memAddress, uint8_t *pBuffer, uint16_t bufferLen);/*限定在一个页内写入连续数据，最多8字节。任意起始地址，*但是起始地址+数据长度不能超过页边界，即不能超过地址8*N-1 */
HAL_StatusTypeDef EP24C_WriteInOnePage(uint16_t memAddress, uint8_t *pBuffer, uint16_t bufferLen);//写任意长的数据，可以超过8字节，但数据地址必须从页首开始，即 8*N
HAL_StatusTypeDef EP24C_WriteLongData(uint16_t memAddress, uint8_t *pBuffer, uint16_t bufferLen);#endif

3、main.c

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "keyled.h"
#include "24cxx.h"
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN 2 */printf("Demo17_1:I2C Interface\r\n");printf("24C02:EEPROM, 256 bytes\r\n");printf("8 bytes/page, 32 pages\r\n");printf("I2C Device Address=0xA0\r\n");if (EP24C_IsDeviceReady() == HAL_OK)printf("Device is ready.\r\n");//显示菜单printf("[S2]KeyUp   = Write a number\r\n");printf("[S3]KeyDown = Read the number\r\n");printf("[S4]KeyLeft = Write a string\r\n");printf("[S5]KeyRight= Read the string\r\n");// MCU output low level LED light is onLED1_OFF();LED2_OFF();LED3_OFF();LED4_OFF();/* USER CODE END 2 */

  /* USER CODE BEGIN WHILE */uint8_t num1 = 107,num2;uint16_t addr_any = 4;	//任意地址, 0-255uint16_t addr_page = 2*8;	//Page2起始地址//uint8_t infoStr[50];	//用于生成显示信息字符��?while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */KEYS curKey = ScanPressedKey(KEY_WAIT_ALWAYS);switch(curKey){case KEY_UP:{if (EP24C_WriteOneByte(addr_any,num1) == HAL_OK)printf("Write %d at Address %d.\r\n",num1,addr_any);LED1_ON();LED2_OFF();LED3_OFF();LED4_OFF();}break;case KEY_DOWN:{if (EP24C_ReadOneByte(addr_any,&num2) == HAL_OK)printf("Read out %d at Address %d.\r\n",num2,addr_any);LED1_OFF();LED2_ON();LED3_OFF();LED4_OFF();}break;case KEY_LEFT:{uint8_t strIn[] = "University of Petroleum";	//自动加'\0'if (EP24C_WriteLongData(addr_page,strIn,sizeof(strIn)) == HAL_OK)printf("Write string from Page2:%s\r\n",strIn);LED1_OFF();LED2_OFF();LED3_ON();LED4_OFF();}break;case KEY_RIGHT:{uint8_t strOut[50];if (EP24C_ReadBytes(addr_page,strOut,50) == HAL_OK)printf("Read string from Page2:%s\r\n",strOut);LED1_OFF();LED2_OFF();LED3_OFF();LED4_ON();}break;case KEY_NONE:{LED1_OFF();LED2_OFF();LED3_OFF();LED4_OFF();}break;default:break;}printf("** Reselect menu or reset **\r\n");HAL_Delay(500);	//延时500，消除按键后抖动}/* USER CODE END 3 */
}

上述程序中有一个I2C_HandleTypeDef类型的结构体变量hi2c2，这是表示I2C2接口的外设对象变量，24C02的驱动程序文件24cxx.c中就使用这个外设对象变量访问I2C2接口。函数MX_I2C2_Init()中对hi2c2的各成员变量赋值，各赋值语句与STM32CubeIDE里的设置是对应的。完成hi2c2的赋值后，执行HAL_I2C_Init(&hi2c2)对I2C2接口进行初始化。

HAL_I2C_MspInit()是I2C接口的MSP初始化函数，在函数HAL_I2C_Init()里被调用。函数HAL_I2C_MspInit()的主要功能是对I2C2接口的复用引脚PF0和PF1进行GPIO引脚配置。

由STM32CubeIDE自动生成的代码，这里省略。

/* USER CODE BEGIN 4 *///串口打印
int __io_putchar(int ch)
{HAL_UART_Transmit(&huart6,(uint8_t*)&ch,1,0xFFFF);return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

四、下载与运行

下载，运行。依次按下开发板上的S2、S3、S4、S5按键，执行写入1字节，读出1字节、写入页字符串，读出页字符串。按下S6键，执行复位。

一、操作说明

二、工程配置

1、时钟、DEBUG、GPIO、USART6、NVIC、Code Generator

2、 IIC2

（1）Master Features组，主设备参数

（2）Slave Features组，从设备参数

三、软件设计

1、KELED

2、EEPROM

（1）24cxx.c

（2）24cxx.h

3、main.c

四、下载与运行

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