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小熊派gd32f303实战指南（9）— 硬件I2C驱动AT24C02 EEPROM从零到一

news 2026/5/12 21:11:42

1. 硬件I2C与AT24C02基础认知

第一次接触硬件I2C时，我也被那些专业术语搞得一头雾水。简单来说，I2C就像两个人用摩斯密码交流——只需要两根线（SDA数据线和SCL时钟线），就能让主设备（GD32F303）和从设备（AT24C02）说上话。AT24C02这个"小本本"能存储256字节的数据，断电也不会丢失，特别适合保存设备配置参数。

硬件I2C和软件模拟最大的区别，就像专业厨师和家常做菜：硬件I2C是芯片内置的"专业厨房"，有专门的电路处理起止信号、应答位等细节；而软件模拟则是用GPIO口"手动翻炒"，需要自己控制每个时序。实测下来，硬件I2C的速度能轻松达到400kHz（快速模式），而软件模拟通常超不过100kHz。

2. 硬件I2C环境搭建

2.1 硬件连接要点

我的小熊派开发板上，GD32F303的I2C0默认引脚是PB6(SCL)和PB7(SDA)。连接AT24C02时要注意三点：第一，模块的A0-A2地址引脚要接地（地址设为0x50）；第二，记得接上拉电阻（通常4.7kΩ）；第三，VCC电压要匹配（GD32是3.3V，AT24C02也支持3.3V）。

注意：如果读写不稳定，优先检查硬件连接。我就曾因为忘记上拉电阻，调试了一整天。

2.2 软件环境准备

使用Keil MDK开发时，需要先安装GD32F30x系列支持包。关键是要在工程中包含这两个文件：

#include "gd32f30x_i2c.h" #include "gd32f30x_rcu.h"

建议直接使用官方提供的标准外设库，比HAL库更贴近寄存器操作，方便理解底层原理。

3. 硬件I2C初始化详解

3.1 时钟配置

时钟就像I2C通信的心跳。配置步骤如下：

rcu_periph_clock_enable(RCU_I2C0); // 开启I2C0时钟 rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB); // 开启GPIOB时钟 rcu_periph_clock_enable(RCU_AF); // 开启复用功能时钟

3.2 引脚复用配置

把PB6/PB7设置为I2C功能模式：

gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_AF_OD, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7);

这里用开漏输出（OD）模式是关键，I2C总线需要"线与"特性。

3.3 I2C参数设置

配置为400kHz快速模式：

i2c_clock_config(I2C0, 400000, I2C_DTCY_2); i2c_mode_addr_config(I2C0, I2C_I2CMODE_ENABLE, I2C_ADDFORMAT_7BITS, 0x50); i2c_enable(I2C0);

特别注意：GD32的I2C时钟配置比较特殊，需要根据APB1时钟频率计算。我的板子上APB1是60MHz，所以分频系数设为30（60MHz/30=2MHz，再除以5得到400kHz）。

4. AT24C02驱动实现

4.1 单字节写入

写一个字节到指定地址：

void EEPROM_WriteByte(uint8_t addr, uint8_t data) { while(i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_I2CBSY)); // 等待总线空闲 i2c_start_on_bus(I2C0); // 发送起始条件 while(!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_SBSEND)); i2c_master_addressing(I2C0, 0xA0, I2C_TRANSMITTER); // 发送设备地址+写 while(!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND)); i2c_flag_clear(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND); i2c_data_transmit(I2C0, addr); // 发送内存地址 while(!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_TBE)); i2c_data_transmit(I2C0, data); // 发送数据 while(!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_TBE)); i2c_stop_on_bus(I2C0); // 发送停止条件 delay_ms(5); // 等待写入完成 }

AT24C02每次写入需要约5ms，实测不加延迟会导致下次操作失败。

4.2 页写入模式

AT24C02支持连续写入8字节（一页）：

void EEPROM_PageWrite(uint8_t addr, uint8_t *data, uint8_t len) { // 起始序列与单字节写入相同... for(int i=0; i<len; i++) { i2c_data_transmit(I2C0, data[i]); while(!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_TBE)); } // 停止序列... }

注意地址会自动递增，但跨页时需要分多次写入。

4.3 随机读取

从指定地址读取一个字节：

uint8_t EEPROM_ReadByte(uint8_t addr) { // 先发送写操作设置地址 i2c_start_on_bus(I2C0); while(!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_SBSEND)); i2c_master_addressing(I2C0, 0xA0, I2C_TRANSMITTER); while(!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND)); i2c_flag_clear(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND); i2c_data_transmit(I2C0, addr); while(!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_TBE)); // 重新启动并切换为读模式 i2c_start_on_bus(I2C0); while(!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_SBSEND)); i2c_master_addressing(I2C0, 0xA0, I2C_RECEIVER); while(!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND)); i2c_flag_clear(I2C0, I2C_FLAG_ADDSEND); i2c_ack_config(I2C0, I2C_ACK_DISABLE); // 最后一个字节不应答 while(!i2c_flag_get(I2C0, I2C_FLAG_RBNE)); uint8_t data = i2c_data_receive(I2C0); i2c_stop_on_bus(I2C0); return data; }

这个"伪写入+重启+真读取"的流程是I2C随机读取的标准操作。