2021年12月16日 | STM32模拟IIC通信

一、定义

IIC 即Inter-Integrated Circuit(集成电路总线），这种总线类型是由菲利浦半导体公司在八十年代初设计出来的，主要是用来连接整体电路(ICS)，IIC是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实施数据传输的控制源。这种方式简化了信号传输总线。

I2C串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。

与SPI相同的是，都是多选一，即可以有多个从设备，但是一次通信的时候，只能选择其中的一个。且IIC的从设备选择上，有7位地址，谁控制了时钟线，谁就是从机，而不是像SPI那样通过片选信号线CS来选择。

二、读写AT24C02

（1）电路原理图如下：WP引脚接地，表明可读可写，如果接VCC只读不可写。

（2）引脚说明图如下：

A0-A2，接在了GND，代表是0，R/-W，W的上面是有一横的，代表0有效，读是1有效，所以读操作是0XA0，写操作是0XA1。

（3）地址说明：

（4）通信过程

（1）起始信号：由上图可知，读写的速率为100KHZ，那么1/100khz= 10us，在起始信号的时候，高地电平各占一半，即至少需要持续5us。SCL持续高电平，直到SDA线由高电平到低电平变化，SCL才变为低电平。可以写出代码：

GPIO初始化

void i2c_init(void)

{

//使能GPIOB时钟

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);

//PB8 PB9初始化设置 

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //8号和9号引脚

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

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽输出，驱动LED需要电流驱动

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GPIOB，把配置的数据写入寄存器

//i2c引脚初始化状态，默认为高电平

SCL =1;

SDA_W=1;

}

自定义更改输入输出模式

void i2c_sda_mode(uint32_t iomode)

{

//PB9初始化设置 

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   =  GPIO_Pin_9; //9号引脚

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = iomode; //输出模式/输入模式

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽输出，驱动LED需要电流驱动

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GPIOB，把配置的数据写入寄存器

}

起始信号

void i2c_start(void)

{

//保证SDA引脚为输出模式

i2c_sda_mode(GPIO_Mode_OUT);

SCL =1;

SDA_W=1;

delay_us(5);//100KHz通信速率，但是不能超过400KHz

SDA_W=0;

delay_us(5);

SCL =0; //保持占用I2C总线，允许数据改变

}

（2）结束信号

读上图，输出模式，SCL和SDA都为低电平，延时一段时间，SCL变为高电平，延时一段时间，SDA变为高电平，持续一段时间即可。

void i2c_stop(void)

{

//保证SDA引脚为输出模式

i2c_sda_mode(GPIO_Mode_OUT);

SCL =0;

SDA_W=0;

delay_us(5);

SCL =1;

delay_us(5);

SDA_W=1;

delay_us(5);

}

（3）发送1字节数据

拉低时钟SCL，允许数据进行变化，延时一段时间；

然后判断传进来的data每一位的值，如果读取的data位7为1，那么SDA=1；如果位7为0，那么SDA=0;然后拉高SCL延时一段时间，这样就完成了一位的发送，以此循环八次。因为要允许下一次循环可以改变数据，所以还要把SCL变为低电平。

void i2c_send_byte(uint8_t txd)

{

uint32_t i=0;

//保证SDA引脚为输出模式

i2c_sda_mode(GPIO_Mode_OUT);

//保证SCL引脚开始的时候为低电平，允许数据的改变

SCL =0;

delay_us(5);

//连续发送8个bit，采用最高有效位优先进行发送

for(i=0; i<8; i++)

{

if(txd & (1<<(7-i)))

SDA_W=1;

else

SDA_W=0;

delay_us(5);

//锁存数据，让从机进行识别

SCL=1;

delay_us(5);

//允许改变数据，从机无视该数据

SCL=0;

delay_us(5);

}

}

（4）等待从机应答

有应答：低电平；无应答；高电平

uint8_t i2c_wait_ack(void)

{

uint8_t ack=0;

//保证SDA引脚为输入模式

i2c_sda_mode(GPIO_Mode_IN);

SCL=1;

delay_us(5);

//有应答为低电平，无应答为高电平

if(SDA_R) //无应答

{

ack=1;

i2c_stop();

}

else //有应答

ack=0;

SCL =0; //保持占用I2C总线，允许数据改变

delay_us(5);

return ack;

}

（5）整合上面四部分的代码

void at24c02_write(uint8_t addr,uint8_t *pbuf,uint8_t len)

{

uint8_t ack=0;

//发送启动信号

i2c_start();

//发送寻址地址为0xA0，写访问操作

i2c_send_byte(0xA0);

//等待应答

ack = i2c_wait_ack();

if(ack)

{

printf("24c02 ack device address failrn");

return;

}

printf("24c02 is onlinern");

//发送数据存储地址

i2c_send_byte(addr);

//等待应答

ack = i2c_wait_ack();

if(ack)

{

printf("24c02 ack word address failrn");

return;

}

printf("24c02 word address okrn");

while(len--)

{

//发送数据

i2c_send_byte(*pbuf++);

//等待应答

ack = i2c_wait_ack();

if(ack)

{

printf("24c02 ack send data failrn");

return;

}

}

//发送停止信号，整个通信过程结束

i2c_stop();

printf("24c02 write okrn");

}

主函数调用

i2c_init();

printf("24c02 write addr 0 data is 1rn");

memset(buf,2,sizeof buf);

//页编程最大是8个字节

at24c02_write(0,buf,8);

delay_ms(500);

memset(buf,0,sizeof buf);

printf("24c02 read addr 0 data is:rn");

（6）读数据，从机发送数据，主机发送应答。

读1字节数据

uint8_t i2c_recv_byte(void)

{

uint32_t i=0;

uint8_t  rxd=0;

//保证SDA引脚为输出模式

i2c_sda_mode(GPIO_Mode_IN);

//保证SCL引脚开始的时候为低电平，允许数据的改变

SCL =0;

delay_us(5);

//连续接收8个bit，采用最高有效位优先进行接收

for(i=0; i<8; i++)

{

//delay_us(5);

//锁存数据

SCL=1;

delay_us(5);

if(SDA_R)

rxd|=1<<(7-i);

//允许改变数据

SCL=0;

delay_us(5);

}

return rxd;

}

主机发送应答

void i2c_ack(uint8_t ack)

{

//保证SDA引脚为输出模式

i2c_sda_mode(GPIO_Mode_OUT);

//保证SCL引脚开始的时候为低电平，允许数据的改变

SCL =0;

delay_us(5);

if(ack)

SDA_W=1;

else

SDA_W=0;

delay_us(5);

//锁存数据，让从机进行识别

SCL=1;

delay_us(5);

//允许改变数据，从机无视该数据

SCL=0;

delay_us(5);

}

读取数据函数

void at24c02_read(uint8_t addr,uint8_t *pbuf,uint8_t len)

{

uint8_t ack=0;

//发送启动信号

i2c_start();

//发送寻址地址为0xA0，写访问操作

i2c_send_byte(0xA0);

//等待应答

ack = i2c_wait_ack();

if(ack)

{

printf("24c02 ack device address failrn");

return;

}

printf("24c02 is onlinern");

//发送数据存储地址

i2c_send_byte(addr);

//等待应答

ack = i2c_wait_ack();

if(ack)

{

printf("24c02 ack word address 1 failrn");

return;

}

printf("24c02 word address okrn");

//重新发送启动信号

i2c_start();

//发送寻址地址为0xA1，读访问操作

i2c_send_byte(0xA1);

//等待应答

ack = i2c_wait_ack();

if(ack)

{

printf("24c02 ack device address 2 failrn");

return;

}

len=len-1;

while(len--)

{

//接收数据

*pbuf++=i2c_recv_byte();

//主动发送应答给从机

i2c_ack(0);

}

//接收数据

*pbuf=i2c_recv_byte();

//主动发送无应答给从机

i2c_ack(1);

//发送停止信号，整个通信过程结束

i2c_stop();

printf("24c02 read okrn");

}

调用

at24c02_read(0,buf,8);

for(i=0;i<8;i++)

{

printf("%02X ",buf[i]);

}

注意；在写和读直接需要加延时