概要

IIC（IIC，inter-Integrated circuit）,两线式串行总线，用于MCU和外设间的通信。 
IIC只需两根线：数据线SDA和时钟线SCL。以半双工方式实现MCU和外设之间数据传输，速度可达400kbps。

多主机I2C总线结构

注意SDA和SCL两根总线需要上拉，使总线处于空闲状态。

IIC协议

空闲状态

协议规定，SDA和SCL同时为高电平时，总线处于空闲状态。上拉电阻保证电平处于高电平。

起始信号和停止信号

起始信号：SCL为高电平时，SDA电平发生高到低的跳变 
停止信号：SCL为高电平时，SDA电平发生低到高的跳变

应答信号

发送器每发送完一个字节（8个脉冲），在第9个脉冲间释放总线，接收器返回一个ACK信号，协议规定，低电平为有效应答，高电平为无效应答。

数据有效性

协议对有效数据进行了规定：即时钟信号为高电平期间，数据必须保持稳定，时钟信号低电平期间，数据线上的电平才允许变化。也就是说，数据在时钟信号到来前必须准备好，并保持到时钟信号的下降沿之后。

数据传输

I2C为同步传输，时钟控制数据位的传输，边沿触发。

驱动程序

直接引用实验中的代码。测试没问题。

起始信号

//产生IIC起始信号

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 

}   

停止信号

//产生IIC停止信号

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; 

    IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号

    delay_us(4);                                

}

有效应答

//产生ACK应答

void IIC_Ack(void)

{

    IIC_SCL=0;

    SDA_OUT();

    IIC_SDA=0;

    delay_us(2);

    IIC_SCL=1;

    delay_us(2);

    IIC_SCL=0;

}

无效应答

//不产生ACK应答          

void IIC_NAck(void)

{

    IIC_SCL=0;

    SDA_OUT();

    IIC_SDA=1;

    delay_us(2);

    IIC_SCL=1;

    delay_us(2);

    IIC_SCL=0;

}   

发送单字节

//IIC发送一个字节

//返回从机有无应答

//1，有应答

//0，无应答           

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);

    }    

} 

接收单字节

//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK   

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;

}

EEPROM

24C02为IIC接口，容量为256字节。

封装如下图：

管脚定义：

设备地址的高四位固定，中间为地址线定义的地址，最后一位为读写位。 
由于A0,A1,A2设置为0，所以 
读的时候：Device Address = 0xA1; 
写的时候：Device Address = 0xA0;

24C02字节写时序

起始信号

写设备地址，Device Address = 0xA0;

等待应答

确定写入的EEPROM地址即WORD ADDRESS

等待应答

向SDA数据线上写入数据DATA

等待应答

停止信号

//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

void AT24CXX_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);    

}

24C02字节读时序

起始信号

写设备地址，Device Address = 0xA0;

等待应答

确定写入的EEPROM地址即WORD ADDRESS

等待应答

起始信号

读设备地址，Device Address = 0xA1;

等待应答

读SDA上数据

等待应答

停止信号

//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

u8 AT24CXX_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      

    }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;

}

参考

STM32F3与 F4 系列 Cortex M4 内核编程手册 

STM32F4xxx中文参考手册 

STM32F4xxx英文参考手册 

STM32F4 开发指南(寄存器版)