硬件I2C與模擬I2C解析

       最近在做一個陀螺儀的項目用到I2C接口，STM32cubeMX自己生成的I2C驅動使用的是硬件I2C，HAL庫函數直接調用即可。在讀取24C02的時候沒什麼問題，可以直接用。但是在和mpu9250通訊的時候似乎有點問題，DMP自建總是通不過，後來改爲模擬I2C後解決。也有可能是HAL庫版本的問題，stm32cubeMX生成的代碼中沒有找到庫班的本的說明。

     下面對模擬I2C的代碼分析

     I2C IO口宏定義

#define IIC_SCL   PHout(4) //SCL
#define IIC_SDA   PHout(5) //SDA
#define READ_SDA  PHin(5)  //輸入SDA

#define SDA_IN()  {GPIOH->MODER&=~(3<<(5*2));GPIOH->MODER|=0<<5*2;} //PH5輸入模式
#define SDA_OUT() {GPIOH->MODER&=~(3<<(5*2));GPIOH->MODER|=1<<5*2;} //PH5輸出模式

 

以I2C寫爲例，基本上就是將SCL、SDA引腳配置爲IO輸出模式，按時序要求有規律的控制SCL、和SDA引腳高低變化。I2C總線協議示意圖如下：

發送一個Byte的完整過程如下：

u8 MPU_Write_Byte(u8 addr,u8 reg,u8 data)
{
    IIC_Start();                //起始時序

    IIC_Send_Byte((addr<<1)|0); //發送器件地址+寫命令
    if(IIC_Wait_Ack())          //等待應答
    {
        IIC_Stop();
        return 1;               //無應答退出
    }
    IIC_Send_Byte(reg);         //寫寄存器地址
    IIC_Wait_Ack();             //等待應答
    IIC_Send_Byte(data);        //發送數據
    if(IIC_Wait_Ack())          //等待ACK
    {
        IIC_Stop();
        return 1;               //無應答退出
    }
    IIC_Stop();
    return 0;
}

各子函數實際上也是按要求的SCL、SDA，這兩個IO口讀寫過程

void IIC_Start(void)
{
	SDA_OUT();     //sda線輸出
	IIC_SDA=1;	  	  
	IIC_SCL=1;
	delay_us(4);
 	IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low 
	delay_us(4);
	IIC_SCL=0;//鉗住I2C總線，準備發送或接收數據 
}	

/**********************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
	SDA_OUT();//sda線輸出
	IIC_SCL=0;
	IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
 	delay_us(4);
	IIC_SCL=1; 
	delay_us(4);			
	IIC_SDA=1;//發送I2C總線結束信號				   	
}

/**********************************************************************/
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();      //SDA設置爲輸入  
	IIC_SDA=1;delay_us(1);	   
	IIC_SCL=1;delay_us(1);	 
	while(READ_SDA)
	{
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			IIC_Stop();
			return 1;
		}
	}
	IIC_SCL=0;//時鐘輸出0 	   
	return 0;  
}

/**********************************************************************/
void IIC_Ack(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}

/**********************************************************************/
void IIC_NAck(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}	

/**********************************************************************/
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        
	u8 t;   
	SDA_OUT(); 	    
	IIC_SCL=0;//拉低時鐘開始數據傳輸
	for(t=0;t<8;t++)
	{              
		IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
		txd<<=1; 	  
		delay_us(2);   //對TEA5767這三個延時都是必須的
		IIC_SCL=1;
		delay_us(2); 
		IIC_SCL=0;	
		delay_us(2);
	}	 
} 	

/**********************************************************************/
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
	unsigned char i,receive=0;
	SDA_IN();//SDA設置爲輸入
	for(i=0;i<8;i++ )
	{
		IIC_SCL=0; 
		delay_us(2);
		IIC_SCL=1;
		receive<<=1;
		if(READ_SDA)receive++;   
		delay_us(1); 
	}					 
	if (!ack)
			IIC_NAck();//發送nACK
	else
			IIC_Ack(); //發送ACK   
	return receive;
}

 

 需要注意的是模擬I2C需要調用微秒級延時函數delay_us

代碼參考，正點原子