STM32学习笔记（14）I2C（IIC）介绍

IIC简介

IIC(又称I2C)：Inter－Integrated Circuit，一种两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。它是由数据线 SDA 和时钟 SCL 构成的串行总线，可发送和接收数据。（半双工通信）在 CPU 与被控 IC 之间、 IC 与 IC 之间进行双向传送， 高速 IIC 总线一般可达 400kbps 以上。

I2C 总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。

IIC协议

空闲状态

I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。（即使用时会接上拉电阻，所以双高电平表示无信号）

起始信号与结束信号

• 起始信号:当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变，启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。（类似边沿触发）
• 停止信号:当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变。（同上）

应答信号ACK

**发送器每发送一个字节（8个位）就在时钟脉冲9期间释放数据线（半双工），由接收器反馈一个应答信号。**应答信号为低电平时，规定内有效应答位(ACK简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节，应答信号为高电平时，规定为非应答位(NACK)，一般表示接收器接收该字节没有成功。

**对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。**如果接收器是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放SDA线，以便主控接收器发送一个停止信号P.

数据有效性

I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。

即。数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在在下降沿到来之前必须稳定。

数据的传送

在I2C总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应(或同步控制)，即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。（参考ACK应答信号的图片）

边沿触发：在数字电平变化的电压上升沿或下降沿到一定阀值时就产生触发。边沿触发一般时间短，边沿触发一般时间都是us级的，响应要快的，

传输过程

相关配置

标题初始化IIC（这里用IO口模拟）

void IIC_Init(void)
{					     
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//初始化结构体
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );	//使能GPIOB时钟
	   
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;   //推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7); 	//PB6,PB7 输出高
}

发送起始信号

void IIC_Start(void)
{
	SDA_OUT();     //SDA线输出（半双工需要）
	IIC_SDA=1;	  	  
	IIC_SCL=1;
	delay_us(4);
 	IIC_SDA=0;//当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变
	delay_us(4);
	IIC_SCL=0;//准备发送或接收数据 （数据传输需要拉低）
}	  

发送结束信号

void IIC_Stop(void)
{
	SDA_OUT();//SDA线输出
	IIC_SCL=0;
	IIC_SDA=0;
 	delay_us(4);
	IIC_SCL=1;
	IIC_SDA=1; //当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变
	delay_us(4);							   	
}

应答信号ACK

接收ACK

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)//READ_SDA：输入的数据
	{
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			IIC_Stop();
			return 1;//接收应答失败，停止传输
		}
	}
	IIC_SCL=0; 	   
	return 0;  ////接收应答成功，可继续传输
} 

发送ACK

u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)//ack决定读单个字节还是多个字节
{
	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;
}

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

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

发送一个字节

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;//IIC_SDA此时等于相应位
        txd<<=1; 	  
		delay_us(2);   
		IIC_SCL=1;
		delay_us(2); 
		IIC_SCL=0;	
		delay_us(2);
    }	 
} 	  

例子

//在AT24C16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
u8 AT24C16_ReadOneByte(u16 ReadAddr)
{				  
	u8 temp=0;		  	    																 
    IIC_Start();  
	if(EE_TYPE>AT24C16)
	{
		IIC_Send_Byte(0XA0);	   //发送写命令
		IIC_Wait_Ack();
		IIC_Send_Byte(ReadAddr>>8);//发送高地址
		IIC_Wait_Ack();		 
	}else IIC_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1));   //发送器件地址0XA0,写数据 	 

	IIC_Wait_Ack(); 
    IIC_Send_Byte(ReadAddr%256);   //发送低地址
	IIC_Wait_Ack();	    
	IIC_Start();  	 	   
	IIC_Send_Byte(0XA1);           //进入接收模式			   
	IIC_Wait_Ack();	 
    temp=IIC_Read_Byte(0);		   
    IIC_Stop();//产生一个停止条件	    
	return temp;
}

//在AT24C16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
void AT24C16_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite)
{				   	  	    																 
    IIC_Start();  
	if(EE_TYPE>AT24C16)
	{
		IIC_Send_Byte(0XA0);	    //发送写命令
		IIC_Wait_Ack();
		IIC_Send_Byte(WriteAddr>>8);//发送高地址
 	}else
	{
		IIC_Send_Byte(0XA0+((WriteAddr/256)<<1));   //发送器件地址0XA0,写数据 
	}	 
	IIC_Wait_Ack();	   
    IIC_Send_Byte(WriteAddr%256);   //发送低地址
	IIC_Wait_Ack(); 	 										  		   
	IIC_Send_Byte(DataToWrite);     //发送字节							   
	IIC_Wait_Ack();  		    	   
    IIC_Stop();//产生一个停止条件 
	delay_ms(10);	 
}