STM32中的IIC通信协议详解

1.基本介绍

IIC（II（Inter-Integrated Circuit，I²C））是一种广泛使用的同步、半双工、串行通信协议，由飞利浦公司开发，主要特点是短距离，低速设备见得通信。支持多主多从架构，通过地址机制管理设备。

串行：双向数据串行发送，SDA

同步步：有共享的时钟信号，SCL

半双工：支持两台设备和多台设备之间的相互通讯，不支持同时收发数据

SDA:双向传输数据线

SCL:产生时序的时钟线

原理：IIC总线主要是通过数据线传输数据，由时钟线产生时钟（产生时钟主要是由主设备CPU产生方波信号），而从设备通过主设备产生的时钟信号进行时钟同步，保证主从设备之间能够进行稳定的数据传输。传输数据时开始，由时钟线和数据线同时满足某种条件是，那一位才生效。详细介绍描述请往下看，

2.使用协议

1. 硬件连接（假设有三台设备A、B、C）

A设备SDA-B设备SDA-C设备SDA（总线需要接上拉电阻4.7k）

A设备SCL-B设备SCL-C设备SCL（总线需要接上拉电阻4.7k）

1. 软件使用

        现在IIC模式对模式进行了分类，但实际上，主要上还是时钟线、数据线、CPU性能等决定，最终确定的以速率指标确定的几种模式，这能极大的提升了IIC（标准模式、快速模式、增强快速模式、高速模式、极速模式）。

        再对SCL和SDA线进定义和初始化时，需要将主机SCL定义为推挽输出，而SDA暂时定义为推挽输出，为什么说是暂时的呢？因为主机数据线可以发送数据也可以接受数据，当主机接收数据时SDA是输入模式，当主机发送数据SDA是输出模式，这场被称为IO方向设置.了解完这些,下面我们了解一下IIC的时序，

（1）.IIC数据帧（起始1位）

起始信号，必须由SCL在高电平的情况下，SDA由高电平转换为低电平（下降沿）

（2）.设备地址码+读/写位（7位地址码+1位读写位 共8位）

数据发送逻辑位表示：

逻辑1：当时钟线为高电平时，SDA保持为高电平

逻辑0：当时钟线为高电平时，SDA保持为高电平

读写位（1：是读数据，0是写数据）

这一位数据表示，接下来主机要从从机读数据还是写数据

应答信号：（由主机数据线接收数据，主机读到该位为0,代表收到信息，1.代表设备为收到信息）

（3）.寄存器地址码发送（8位操作寄存器地址码+应答信号）

（4）.读/写寄存器（8位数据位+1位（应答/回应））

如果是读寄存器，就是主机接收数据，应答位就应为发送应答位

如果是写寄存器，就是主机发送数据，应答为就应为接收应答位

（5）.IIC结束帧（结束）

停止信号是当SCL为高电平时，SDA为低电平到高电平（上升沿）

程序例程

void IIC_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

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 

}   

//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);    

}

//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

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)

{

ucErrTime++;

if(ucErrTime>250)

{

IIC_Stop();

return 1;

}

}

IIC_SCL=0;//时钟输出0    

return 0;  

} 

//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;

}

//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;

}      

//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);

    }  

}     

//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;

}