4. 软件模拟IIC通信（stm32为例）

2025-09-19 来源：cnblogs

1. 硬件连接

1.1 从设备端引脚连接

1.2 mcu端引脚连接

2. iic初始化

1 #include 'delay.h'

3 #define IIC_SCL PBout(8) //SCL（输出）

4 #define IIC_SDA PBout(9) //SDA（输出）

5 #define IIC_SDA_R PBin(9) //SDA（输入）

7 void AT24C0X_IIC_Init(void)

8 {

9 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

11 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能gpiob时钟

12 //GPIOB8,B9初始化

13 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;

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

15 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出，增加输出电流能力

16 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz，高速响应

17 GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //使能上拉电阻

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

19 PBout(8)=1; // iic_scl,时序图初始为高电平

20 PBout(9)=1; // iic_sda,时序图初始为高电平

21 }

22 void sda_pin_mode(GPIOMode_TypeDef mode) // GPIO_Mode_IN,GPIO_Mode_OUT

23 {

24 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

26 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能gpiob时钟

27 //GPIOB8,B9初始化

28 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

29 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = mode; //普通输入或出模式

30 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出，增加输出电流能力

31 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz，高速响应

32 GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //使能上拉电阻

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

34 }

3.时序图

3.1 开始和终止的定义（Start and Stop Definition）

3.1.1 开始信号

1 void iic_start(void)

2 {

3 //保证sda引脚为输出模式

4 sda_pin_mode(GPIO_Mode_OUT);

6 IIC_SCL = 1; // 1.初始电平都为高电平

7 IIC_SDA = 1;

8 delay_us(5); // 延时5us，保证电平稳定有效

10 IIC_SDA = 0; // 2.scl为高期间，sda：1->0

11 delay_us(5); // 产生start信号

13 IIC_SCL = 0; // 3.钳住iic总线，准备开始发送数据

14 delay_us(5); //

15 }

3.1.2 终止信号（停止信号）

void iic_stop(void)

{

//保证sda引脚为输出模式

sda_pin_mode(GPIO_Mode_OUT);

IIC_SCL = 1; // 1.初始电平为高电平

IIC_SDA = 0; // 初始电平为低电平

delay_us(5);

IIC_SDA = 1; // 2.scl为高期间，sda：0->1

delay_us(5);

}

3.2 输出应答（Data Validity）

3.2.1 从机应答（主机等待从机应答）

1 uint8_t iic_wait_ack(void)

2 {

3 uint8_t ack = 0;

5 //保证sda引脚为输出模式

6 sda_pin_mode(GPIO_Mode_IN);

7 IIC_SCL = 1; // 在scl=1期间，读取sda

8 delay_us(5);

10 if(IIC_SDA_R)

11 {

12 ack = 1; // 若sda_r为1，则无应答

13 }

14 else

15 {

16 ack = 0; // 若sda_r为0，则有应答

17 }

18 return ack;

19 }

3.2.2 主机应答

void iic_ack(void)

{

//保证sda引脚为输出模式

sda_pin_mode(GPIO_Mode_OUT);

IIC_SCL = 0; // scl初始电平

IIC_SDA = 0; // sda初始电平

delay_us(5);

IIC_SCL = 1; // scl=1期间，

delay_us(5);

IIC_SDA = 0; // sda=0，主机应答

}

3.2.3 主机不应答

1 void iic_no_ack(void)

2 {

3 //保证sda引脚为输出模式

4 sda_pin_mode(GPIO_Mode_OUT);

6 IIC_SCL = 0; // scl初始电平

7 IIC_SDA = 1; // sda初始电平

8 delay_us(5);

10 IIC_SCL = 1; // scl=1期间，

11 delay_us(5);

13 IIC_SDA = 1; // sda=1，主机不应答

14 }

3.3 读写时序

3.3.1 数据有效性（Data Validity）

3.3.2 设备地址（Device Address）

3.3.3 写操作

1 void iic_write_byte(uint8_t byte)

2 {

3 int32_t i;

4 //保证sda引脚为输出模式

5 sda_pin_mode(GPIO_Mode_OUT);

7 IIC_SCL = 0;

8 delay_us(5);

10 for (i=7; i>=0; i--)

11 {

12 if (byte & (1<13 {

14 IIC_SDA = 1;

15 }

16 else

17 {

18 IIC_SDA = 0;

19 }

20 delay_us(5);

22 IIC_SCL = 1; //

23 delay_us(5);

25 IIC_SCL = 0; // 为下一次写数据做准备

26 delay_us(5);

27 }

28 }

3.3.4 读操作

1 uint8_t iic_read_byte(void)

2 {

3 uint8_t byte;

4 int32_t i;

6 //保证sda引脚为输出模式

7 sda_pin_mode(GPIO_Mode_IN);

9 IIC_SCL = 0; // 初始化为低电平

10 delay_us(5);

12 for (i=7; i>=0; i--)

13 {

14 IIC_SCL = 1; // 只有在scl=1时，才可以读数据

15 delay_us(5);

17 if (IIC_SDA_R)

18 {

19 byte |= 1<20 }

21 else

22 {

23 byte |= 0<24 }

25 IIC_SCL = 0; // 为读下一个字节的数据做准备

26 delay_us(5);

27 }

28 return byte;

29 }

3.4 向AT24CXX写数据

3.4.1 写一字节数据（ Byte Write）

1 uint32_t AT24CXX_Byte_Write(uint8_t addr,uint8_t byte)

2 {

3 uint8_t ack;

5 // 1.发送开始信号

6 iic_start();

8 // 2.写设备地址，选择iic总线的设备，bit流由高到低（从最高位开始写）

9 iic_write_byte(0xA0);

11 // 3.等待从机应答（从机位EEPROM设备,主机位mcu设备）

12 ack = iic_wait_ack();

13 if (1 == ack)

14 {

15 printf('dev addr is error!rn');

16 return -1;

17 }

19 // 4.写入数据地址（数据在eeprom中要存放的位置）

20 iic_write_byte(addr);

22 // 5.等待从机应答

23 ack = iic_wait_ack();

24 if (1 == ack)

25 {

26 printf('data addr is error!rn');

27 return -2;

28 }

30 // 6.写入要存入EEPROM中的数据

31 iic_write_byte(byte);

33 // 7.等到从机应答

34 ack = iic_wait_ack();

35 if (1 == ack)

36 {

37 printf('data addr is error!rn');

38 return -3;

39 }

41 // 8.发送终止信号

42 iic_stop();

44 return 0;

45 }

3.4.2 写一页的数据（Page Write）

1 int32_t AT24C0X_Page_Write(uint8_t addr,uint8_t *pbuf,uint8_t len)

2 {

3 uint8_t ack;

4 uint8_t i;

6 // 1.发送起始信号

7 iic_start();

9 // 2.发送设备地址，iic总线寻址

10 iic_write_byte(0xA0); // 写设备地址（0xA0）

12 // 3.等待应答信号

13 ack = iic_wait_ack();

14 if (ack)

15 {

16 printf('dev addr is err!rn');

17 return -1;

18 }

20 // 4.发送要写入的数据地址

21 iic_write_byte(addr);

23 // 5.等待应答信号

24 ack = iic_wait_ack();

25 if (ack)

26 {

27 printf('data addr is err!rn');

28 return -2;

29 }

31 // 6.发送要写入的数据（多字节）

32 for (i=0; i33 {

34 // 发送要写入的数据

35 iic_write_byte(pbuf[i]);

36 // 等待应答

37 ack = iic_wait_ack();

38 if (ack)

39 {

40 printf('data is err!rn');

41 return -3;

42 }

43 }

44 // 7.发送停止信号

45 iic_stop();

46 }

3.4.3 写入多字节的数据（写入数据流）

1 int32_t AT24CXX_Write_Data(uint8_t Addr,uint8_t *pBuf,uint16_t Len)

2 {

3 while(Len--)

4 {

5 AT24CXX_Byte_Write(Addr,pBuf);

6 Addr++; // 目的地址（eeprom中存储数据的地址+1）

7 pBuf++; // 源地址（源数据的地址）

8 }

9 return 0;

10 }

3.5 从AT24CXX读数据

3.5.1 任意地址读一个byte（Random Read）

1 uint8_t AT24CXX_Read_Byte_Random(uint8_t addr)

2 {

3 uint8_t byte;

4 uint8_t ack;

6 // 1.发送开始信号

7 iic_start();

9 // 2.写入要读的设备地址（硬件设备id），为写方向

10 iic_write_byte(0xA0);

12 // 3.等待从机应答信号

13 ack = iic_wait_ack();

14 if (ack)

15 {

16 printf('When Master read randomly,what write slave device address is error! rn');

17 return -1;

18 }

20 // 4.写入从机设备（eeprom）中，要读的位置

21 iic_write_byte(addr);

23 // 5.等待从机应答信号

24 ack = iic_wait_ack();

25 if (ack)

26 {

27 printf('When Master read randomly,what write data address in slave is error! rn');

28 return -2;

29 }

31 // 6.发送开始信号

32 iic_start();

34 // 7.写入要读的设备地址（硬件设备id），为读方向

35 iic_write_byte(0xA1);

37 // 8.等待从机应答信号

38 ack = iic_wait_ack();

39 if (ack)

40 {

41 printf('When Master read randomly,what write data address in slave is error! rn');

42 return -2;

43 }

45 // 9.读取从机数据（eeprom）

46 byte = iic_read_byte();

48 // 10.主机不应答

49 iic_no_ack();

51 // 11.发送停止信号

52 iic_stop();

54 return byte;

55 }

3.5.2 读出short或int型的数据

1 /**

2 * @brief 在AT24XX里面的指定地址开始读出长度为Len的数据，该函数用于读出

3 * 读出16bit或者32bit的数据

4 * @param ReadAddr：开始读出的地址

5 * @param Len：读出数据的长度2,4

6 *

7 * @retval 数据

8 */

9 uint32_t AT24CXX_ReadLenByte(uint16_t ReadAddr,uint8_t Len)

10 {

11 uint8_t t;

12 uint32_t temp=0;

13 for(t=0;t14 {

15 temp<<=8;

16 temp+=AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr+Len-t-1); //

17 }

18 return temp;

19 }

3.5.3 读出epprom中一定长度的数据

1 /**

2 * @brief 在AT24XX里面的指定地址开始读出指定长度为Len的数据

3 * @param ReadAddr：开始读出的地址，对24c02为0-255

4 * @param pData：输出数据数组首地址

5 * @param Len：要读数据的个数

7 */

8 void AT24CXX_Read_Data(uint16_t addr,uint8_t *pData, uint16_t DataLen)

9 {

10 while (DataLen--)

11 {

12 *pData++ = AT24CXX_Read_Byte_Random(addr++);

13 }

14 }

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