硬件I2C与模拟I2C解析

       最近在做一个陀螺仪的项目用到I2C接口，STM32cubeMX自己生成的I2C驱动使用的是硬件I2C，HAL库函数直接调用即可。在读取24C02的时候没什么问题，可以直接用。但是在和mpu9250通讯的时候似乎有点问题，DMP自建总是通不过，后来改为模拟I2C后解决。也有可能是HAL库版本的问题，stm32cubeMX生成的代码中没有找到库班的本的说明。

     下面对模拟I2C的代码分析

     I2C IO口宏定义

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

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

 

以I2C写为例，基本上就是将SCL、SDA引脚配置为IO输出模式，按时序要求有规律的控制SCL、和SDA引脚高低变化。I2C总线协议示意图如下：

发送一个Byte的完整过程如下：

u8 MPU_Write_Byte(u8 addr,u8 reg,u8 data)
{
    IIC_Start();                //起始时序

    IIC_Send_Byte((addr<<1)|0); //发送器件地址+写命令
    if(IIC_Wait_Ack())          //等待应答
    {
        IIC_Stop();
        return 1;               //无应答退出
    }
    IIC_Send_Byte(reg);         //写寄存器地址
    IIC_Wait_Ack();             //等待应答
    IIC_Send_Byte(data);        //发送数据
    if(IIC_Wait_Ack())          //等待ACK
    {
        IIC_Stop();
        return 1;               //无应答退出
    }
    IIC_Stop();
    return 0;
}

各子函数实际上也是按要求的SCL、SDA，这两个IO口读写过程

void IIC_Start(void)
{
	SDA_OUT();     //sda线输出
	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;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据 
}	

/**********************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
	SDA_OUT();//sda线输出
	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;//发送I2C总线结束信号				   	
}

/**********************************************************************/
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();      //SDA设置为输入  
	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;//时钟输出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;//拉低时钟开始数据传输
	for(t=0;t<8;t++)
	{              
		IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
		txd<<=1; 	  
		delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的
		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设置为输入
	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();//发送nACK
	else
			IIC_Ack(); //发送ACK   
	return receive;
}

 

 需要注意的是模拟I2C需要调用微秒级延时函数delay_us

代码参考，正点原子