IIC简介

IIC 是一种通信协议,是一种串行通信结构,由一根时钟线 SCL 以及一根数据线 SDA 组成,在 I2C 总线传输过程中,将两种特定的情况定义为开始和停止条件:当SCL 保持“高”时,SDA 由“高”变为“低”为开始条件;当 SCL 保持“高”且 SDA 由“低”变为“高”时为停止条件。

开始和停止条件均由主控制器产生。使用硬件接口可以很容易地检测到开始和停止条件,没有这种接口的微机必须以每时钟周期至少两次对 SDA 取样,以检测这种变化。SDA 线上的数据在时钟“高”期间必须是稳定的,只有当SCL 线上的时钟信号为低时,数据线上的“高”或“低”状态才可以改变。输出到 SDA 线上的每个字节必须是8位,每次传输的字节不受限制,但每个字节必须要有一个应答ACK。如果一接收器件在完成其他功能(如一内部中断)前不能接收另一数据的完整字节时,它可以保持时钟线SCL为低,以促使发送器进入等待状态;当接收器准备好接受数据的其它字节并释放时钟SCL后,数据传输继续进行。I2C数据总线传送时序。

数据传送具有应答是必须的。与应答对应的时钟脉冲由主控制器产生,发送器在应答期间必须下拉SDA线。当寻址的被控器件不能应答时,数据保持为高并使主控器产生停止条件而终止传输。在传输的过程中,在用到主控接收器的情况下,主控接收器必须发出一数据结束信号给被控发送器,从而使被控发送器释放数据线,以允许主控器产生停止条件。

IIC通讯时序图

代码实现:

初始化模拟IIC的GPIO端口

void IIC_GPIO_Init() {
    //定义GPIO结构体
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    //打开GPIOB时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
    //设置时钟引脚和数据引脚
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = SCL_PIN | SDA_PIN;
    //设置为推挽输出
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    //设置输出速率为50MHz
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    //初始化
    GPIO_Init(GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
}

配置IIC是读数据还是写数据

void IIC_SDA_Mode(u8 mode) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    if (mode) {//1、写数据
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = SDA_PIN;
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
        GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
    } else {//0、代表读数据
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = SDA_PIN;
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
        GPIO_Init(GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
    }
}

SCL在高电平期间,SDA由高电平向低电平的变化定义为起始信号

IIC起始信号

IIC起始信号代码实现

void IIC_start() {
    //设置为输出模式,输出
    IIC_SDA_Mode(OUT);
    //将时钟线SCK和数据线SDA拉高
    IIC_SDA_1;
    IIC_SCK_1;
    delay_us(5);
    //SCK处于高电平的状态下SDA由高变低产生开始信号
    IIC_SDA_0;
    delay_us(5);
    //将SCK拉低准备传输数据
    IIC_SCK_0;  
}

SCL在高电平期间,SDA由低电平向高电平的变化定义为停止信号

IIC停止信号

IIC停止信号代码实现

void IIC_stop() {
    //设置为输出模式,输出
    IIC_SDA_Mode(OUT);
    IIC_SDA_0;
    delay_us(5);
    IIC_SCK_1;
    delay_us(5);
    IIC_SDA_1;
}

当SLC为高电平时,SDA为低电平则为应答信号,SDA为1则为非应答信号

IIC应答与非应答信号

IIC应答信号代码实现

u8 IIC_Wait_Ack(void) {
    u8 times = 0;
    IIC_SDA_Mode(INPUT);//设置为输入模式,主机要读取从机的应答信号
    IIC_SCK_1;
    delay_us(5);
    //等待应答,如果250次后没有应答则发送结束信号
    while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT,SDA_PIN)) {
        if (++times > 250) IIC_stop();
        return 1;
    }
    IIC_SCK_0;
    delay_us(5);
    return 0;
}

IIC写一字节数据

void IIC_write(u8 date) {
    u8 i, temp;
    temp = date;
    IIC_SCK_0;//将时钟线拉低,传输数据
    delay_us(5);
    for(i = 0; i < 8; i++) {
        IIC_SDA_Mode(OUT);
        if (((temp << i) & 0x80) == 0 ) {//ox80 = 1000 0000
            IIC_SDA_0;//表示数据位是0
        } else {
            IIC_SDA_1;//表示数据位是1
        }
        IIC_SCK_1;//将SCK拉高
        delay_us(5);
        IIC_SCK_0;//将SCK拉低
        delay_us(5);
    }
}

IIC读一字节数据

u8 IIC_read(void) {
    u8 i, temp = 0;
    for(i = 0; i < 8; i++) {
        IIC_SDA_Mode(INPUT);
        IIC_SCK_1;//将时钟线拉高,只有SCL为高时数据有效
        delay_us(5);
        temp <<= 1;
        if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT,SDA_PIN) == 1) {
            temp |= 0x01;
        }
        IIC_SCK_0;//将SCK拉低
        delay_us(5);
    }
    return temp;
}

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回复关键词:IIC软件模拟

最后修改:2022 年 01 月 01 日