2019年02月12日 | 【stm32f407】I2C实验

一．I2C介绍

IIC(Inter－IntegratedCircuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，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。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。如图：

I2C协议一共有6种协议信号

①        空闲状态

②        开始信号

③        停止信号

④        应答信号

⑤        数据的有效性

⑥        数据传输

1） 空闲信号

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。如图红框内：

2） 开始信号

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。如图：

3） 停止信号

当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。如图：

4） 应答信号

5） 发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。应答信号为低电平时，规定为有效应答位（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。

6） 数据的有效性

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。

7） 数据传输

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

二．软件模拟I2C

以下是参考原子模拟I2C的代码，因为ST公司可能为了规避飞利浦I2C的专利为题，把I2C设计的很复杂，并且不稳定

模拟I2C.h

//IO方向设置

#defineSDA_IN() {GPIOB->MODER&=~(3<

#defineSDA_OUT() {GPIOB->MODER&=~(3<

//IO操作函数 

#defineIIC_SCL    PBout(8) //SCL

#defineIIC_SDA    PBout(9) //SDA       

#defineREAD_SDA   PBin(9)  //输入SDA 

//IIC所有操作函数

voidIIC_Init(void);                //初始化IIC的IO口                                     

voidIIC_Start(void);                                     //发送IIC开始信号

voidIIC_Stop(void);                          //发送IIC停止信号

voidIIC_Send_Byte(u8 txd);                       //IIC发送一个字节

u8IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节

u8IIC_Wait_Ack(void);                              //IIC等待ACK信号

voidIIC_Ack(void);                                        //IIC发送ACK信号

voidIIC_NAck(void);                                     //IIC不发送ACK信号

voidIIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);

u8 IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);   

模拟I2C.c

#include"myiic.h"

#include"delay.h"

//初始化IIC

voidIIC_Init(void)

{                           

  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB时钟

  //GPIOB8,B9初始化设置

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 |GPIO_Pin_9;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式

  GPIO_InitStructure.GPIO_OType =GPIO_OType_PP;//推挽输出

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_100MHz;//100MHz

  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd =GPIO_PuPd_UP;//上拉

  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化

         IIC_SCL=1;

         IIC_SDA=1;

}

//产生IIC起始信号

voidIIC_Start(void)

{

         SDA_OUT();     //sda线输出

         IIC_SDA=1;                

         IIC_SCL=1;

         delay_us(4);

        IIC_SDA=0;//START:whenCLK 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 

}          

//产生IIC停止信号

voidIIC_Stop(void)

{

         SDA_OUT();//sda线输出

         IIC_SCL=0;

         IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATAchange 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);                                                                  

}

//等待应答信号到来

//返回值：1，接收应答失败

//        0，接收应答成功

u8IIC_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;  

} 

//产生ACK应答

voidIIC_Ack(void)

{

         IIC_SCL=0;

         SDA_OUT();

         IIC_SDA=0;

         delay_us(2);

         IIC_SCL=1;

         delay_us(2);

         IIC_SCL=0;

}

//不产生ACK应答             

voidIIC_NAck(void)

{

         IIC_SCL=0;

         SDA_OUT();

         IIC_SDA=1;

         delay_us(2);

         IIC_SCL=1;

         delay_us(2);

         IIC_SCL=0;

}                                                                                     

//IIC发送一个字节

//返回从机有无应答

//1，有应答

//0，无应答                        

voidIIC_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);

    }        

}           

//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK   

u8IIC_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;

}