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typedef struct IIC_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_t GPIO_SCL; //GPIO_SCL的IO引脚(如：GPIO_PIN_0) uint32_t GPIO_SDA; //GPIO_SDA的IO引脚(如：GPIO_PIN_0) //操作 void (*IIC_Init)(const struct IIC_Type*); //IIC_Init void (*IIC_Start)(const struct IIC_Type*); //IIC_Start void (*IIC_Stop)(const struct IIC_Type*); //IIC_Stop uint8_t (*IIC_Wait_Ack)(const struct IIC_Type*); //IIC_Wait_ack,返回wait失败或是成功 void (*IIC_Ack)(const struct IIC_Type*); //IIC_Ack,IIC发送ACK信号 void (*IIC_NAck)(const struct IIC_Type*); //IIC_NAck,IIC发送NACK信号 void (*IIC_Send_Byte)(const struct IIC_Type*,uint8_t); //IIC_Send_Byte，入口参数为要发送的字节 uint8_t (*IIC_Read_Byte)(const struct IIC_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static void SDA_IN(const struct IIC_Type* IIC_Type_t){ uint8_t io_num = 0; //定义io Num号 switch(IIC_Type_t->GPIO_SDA) { case GPIO_PIN_0: io_num = 0; break; case GPIO_PIN_1: io_num = 1; break; case GPIO_PIN_2: io_num = 2; break; case GPIO_PIN_3: io_num = 3; break; case GPIO_PIN_4: io_num = 4; break; case GPIO_PIN_5: io_num = 5; break; case GPIO_PIN_6: io_num = 6; break; case GPIO_PIN_7: io_num = 7; break; case GPIO_PIN_8: io_num = 8; break; case GPIO_PIN_9: io_num = 9; break; case GPIO_PIN_10: io_num = 10; break; case GPIO_PIN_11: io_num = 11; break; case GPIO_PIN_12: io_num = 12; break; case GPIO_PIN_13: io_num = 13; break; case GPIO_PIN_14: io_num = 14; break; case GPIO_PIN_15: io_num = 15; break; } IIC_Type_t->GPIOx_SDA->MODER&=~(3GPIOx_SDA->MODER|=0GPIO_SDA) { case GPIO_PIN_0: io_num = 0; break; case GPIO_PIN_1: io_num = 1; break; case GPIO_PIN_2: io_num = 2; break; case GPIO_PIN_3: io_num = 3; break; case GPIO_PIN_4: io_num = 4; break; case GPIO_PIN_5: io_num = 5; break; case GPIO_PIN_6: io_num = 6; break; case GPIO_PIN_7: io_num = 7; break; case GPIO_PIN_8: io_num = 8; break; case GPIO_PIN_9: io_num = 9; break; case GPIO_PIN_10: io_num = 10; break; case GPIO_PIN_11: io_num = 11; break; case GPIO_PIN_12: io_num = 12; break; case GPIO_PIN_13: io_num = 13; break; case GPIO_PIN_14: io_num = 14; break; case GPIO_PIN_15: io_num = 15; break; } IIC_Type_t->GPIOx_SDA->MODER&=~(3GPIOx_SDA->MODER|=1GPIOx_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static void IIC_SDA(const struct IIC_Type* IIC_Type_t,int n){ 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static uint8_t READ_SDA(const struct IIC_Type* IIC_Type_t){ return HAL_GPIO_ReadPin(IIC_Type_t->GPIOx_SDA,IIC_Type_t->GPIO_SDA); //读取SDA电平}//IIC初始化static void IIC_Init_t(const struct IIC_Type* IIC_Type_t){ GPIO_InitTypeDef GPIO_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);}//IIC Startstatic void IIC_Start_t(const struct IIC_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:when CLK is high,DATA change form high to low 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 }//IIC Stopstatic void IIC_Stop_t(const struct IIC_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:when CLK is high DATA change form low to high 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static uint8_t IIC_Wait_Ack_t(const struct IIC_Type* IIC_Type_t) //IIC_Wait_ack,返回wait失败或是成功{ uint8_t ucErrTime = 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); return HAL_ERROR; } } IIC_SCL(IIC_Type_t,0);//时钟输出0 return HAL_OK; }//产生ACK应答static void IIC_Ack_t(const struct IIC_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static void IIC_NAck_t(const struct IIC_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static void IIC_Send_Byte_t(const struct IIC_Type* IIC_Type_t,uint8_t txd) { uint8_t t = 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>7); txd 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static uint8_t IIC_Read_Byte_t(const struct IIC_Type* IIC_Type_t,uint8_t ack) { uint8_t i,receive = 0; SDA_IN(IIC_Type_t);//SDA设置为输入 for(i=0;idelay_us(2); IIC_SCL(IIC_Type_t,1); receiveIIC_NAck(IIC_Type_t);//发送nACK else IIC_Type_t->IIC_Ack(IIC_Type_t); //发送ACK return receive;}//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_TypeDef IIC1 = { .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#define AT24C01 127#define AT24C02 255#define AT24C04 511#define AT24C08 1023#define AT24C16 2047#define AT24C32 4095#define AT24C64 8191 //8KBytes#define AT24C128 16383#define AT24C256 32767 //定义AT24CXX类typedef struct AT24CXX_Type{ //属性 u32 EEP_TYPE; //存储器类型（存储器容量） //操作 IIC_TypeDef IIC; //IIC驱动 uint8_t (*AT24CXX_ReadOneByte)(const struct AT24CXX_Type*,uint16_t); //指定地址读取一个字节 void (*AT24CXX_WriteOneByte)(const struct AT24CXX_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)(const struct AT24CXX_Type*); //初始化IIC uint8_t (*AT24CXX_Check)(const struct AT24CXX_Type*); //检查器件}AT24CXX_TypeDef;extern AT24CXX_TypeDef AT24C_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static uint8_t AT24CXX_ReadOneByte_t(const struct AT24CXX_Type* AT24CXX_Type_t,uint16_t ReadAddr){ uint8_t temp=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 }else AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Send_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,0XA0+((ReadAddr/256)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 return temp;}//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static void AT24CXX_WriteOneByte_t(const struct AT24CXX_Type* AT24CXX_Type_t,uint16_t WriteAddr,uint8_t DataToWrite){ 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 }else AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Send_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,0XA0+((WriteAddr/256)IIC); AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Send_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,WriteAddr%256); //发送低地址 AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Wait_Ack(&AT24CXX_Type_t->IIC); AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Send_Byte(&AT24CXX_Type_t->IIC,DataToWrite); //发送字节 AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Wait_Ack(&AT24CXX_Type_t->IIC); AT24CXX_Type_t->IIC.IIC_Stop(&AT24CXX_Type_t->IIC);//产生一个停止条件 AT24CXX_Type_t->IIC.delay_us(10000); }//在AT24CXX里面的指定地址开始写入长度为Len的数据//该函数用于写入16bit或者32bit的数据.//WriteAddr :开始写入的地址 //DataToWrite:数据数组首地址//Len :要写入数据的长度2,4static void AT24CXX_WriteLenByte_t(uint16_t WriteAddr,uint32_t DataToWrite,uint8_t Len){ uint8_t t; for(t=0;t>(8*t))&0xff); } }//在AT24CXX里面的指定地址开始读出长度为Len的数据//该函数用于读出16bit或者32bit的数据.//ReadAddr :开始读出的地址 //返回值 :数据//Len :要读出数据的长度2,4static uint32_t AT24CXX_ReadLenByte_t(uint16_t ReadAddr,uint8_t Len){ uint8_t t; uint32_t temp=0; for(t=0;t<Len;t++) { tempIIC);//IIC初始化}//检查器件,返回0表示检测成功,返回1表示检测失败static uint8_t AT24CXX_Check_t(const struct AT24CXX_Type* AT24CXX_Type_t) { uint8_t temp; temp = AT24CXX_Type_t->AT24CXX_ReadOneByte(AT24CXX_Type_t,AT24CXX_Type_t->EEP_TYPE);//避免每次开机都写AT24CXX if(temp == 0X33)return 0; else//排除第一次初始化的情况 { AT24CXX_Type_t->AT24CXX_WriteOneByte(AT24CXX_Type_t,AT24CXX_Type_t->EEP_TYPE,0X33); temp = AT24CXX_Type_t->AT24CXX_ReadOneByte(AT24CXX_Type_t,AT24CXX_Type_t->EEP_TYPE); if(temp==0X33)return 0; } return 1; }//实例化AT24CXX对象AT24CXX_TypeDef AT24C_64={ .EEP_TYPE = AT24C64, //存储器类型（存储器容量） //操作 .IIC={ .GPIOx_SCL = GPIOA, .GPIOx_SDA = GPIOA, .GPIO_SCL = GPIO_PIN_5, .GPIO_SDA = GPIO_PIN_6, .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 }, //IIC驱动 .AT24CXX_ReadOneByte = AT24CXX_ReadOneByte_t, //指定地址读取一个字节 .AT24CXX_WriteOneByte = AT24CXX_WriteOneByte_t,//指定地址写入一个字节 .AT24CXX_WriteLenByte = AT24CXX_WriteLenByte_t, //指定地址开始写入指定长度的数据 .AT24CXX_ReadLenByte = AT24CXX_ReadLenByte_t, //指定地址开始读取指定长度数据 .AT24CXX_Write = AT24CXX_Write_t, //指定地址开始写入指定长度的数据 .AT24CXX_Read = AT24CXX_Read_t, //指定地址开始读取指定长度的数据 .AT24CXX_Init = AT24CXX_Init_t, //初始化IIC .AT24CXX_Check = AT24CXX_Check_t //检查器件};

简单分析：可以看出AT24CXX类中包含了IIC类的成员对象，这是一种包含关系，因为没有属性上的一致性因此谈不上继承。

之所以将IIC的类对象作为AT24CXX类的成员是因为AT24CXX的实现需要调用IIC的成员方法，IIC相当于AT24CXX更下层的驱动，因此采用包含关系更合适。

因此我们在使用AT24CXX的时候只需要实例化AT24CXX类对象就行了，因为IIC包含在AT24CXX类中间，因此不需要实例化IIC类对象，对外提供了较好的封装接口。下面我们看具体的调用方法。

四.主函数main调用测试

在main函数中直接使用AT24C_64来完成所有操作，下面结合代码来看：

#include “at24cxx.h” //为了确定AT24C_64的成员方法和引用操作对象AT24C_64int main(void){ /************省略其他初始化工作****************/ //第一步：调用对象初始化方法来初始化AT24C64 AT24C_64.AT24CXX_Init(&AT24C_64); //第二步：调用对象检测方法来检测AT24C64 if(AT24C_64.AT24CXX_Check(&AT24C_64) == 0) { printf(“AT24C64检测成功r”); } else{ printf(“AT24C64检测失败r”); } return 0;}

可以看出所有的操作都是通过AT24C_64对象调用完成的，在我们初始化好AT24C_64对象之后就可以放心大胆的调用其成员方法，这样封装的好处就是一个设备对外只提供一个对象接口，简洁明了。