IIC代码波形对照详解

IIC简介

IIC（Inter-Integrated Circuit）是一个多主从的串行总线，又叫I2C，是由飞利浦公司发明的通讯总线，属于半双工同步传输类型总线。IIC总线是非常常见的数据总线，仅仅使用两条线就能完成多机通讯，一条SCL时钟线，另外一条双向数据线SDA。

（随便百度了一下，相关介绍资料较多，就不赘述了。）

推荐看这一篇 “ IIC通信协议”-- 白码王子小张http://t.csdnimg.cn/2RBWe

通信过程中的几种状态

1. 开始 IIC_Start()

从协议的角度来说，当时钟信号(SCK)处于高电平时，数据线(SDA)产生下降沿，表示开始通信。

如上图所示，在时钟线处于高电平时，数据线下降沿代表开始信号。

结合C语言代码

在开始通信前，先将时钟线、数据线所对应的IO口，配置成输出模式。

设置时钟线和数据线为高电平，延时4微妙后，拉低数据线，产生下降沿，表示通信开始。

在产生开始信号后，延时4微妙，拉低时钟线，准备发送或接受和数据。

1. 发送 IIC_Write_Byte()

传输数据时，每一位数据都有一个时钟脉冲相对应，即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地传送每一位数据。进行数据传输时，在SCL的高电平期间SDA上的电平必须保持稳定，只有在SCL为低电平期间，才允许SDA上的电平改变状态。即数据在SCL的上升沿到来之前就必须准备好，并在下降沿到来之前保持稳定。

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结合实际电平信号图可以看到，数据线的电平变换在时钟线的低电平期间，而在时钟线的高电平期间都处于稳定状态。正好印证了上面有关传输数据时的协议规定。

结合C语言代码

结合IIC_Start()函数，在发送第一个数据前，SCL已经处于低电平状态，此状态可以变换数据线的数据(高低电平)。

1. 在发送数据之前，要保证时钟线处于低电平，数据线 IO 处于输出状态

1. 将 1 字节的数据，具体化为八个时钟周期内连续的高低电平。

落实到具体的代码逻辑就是 （&）按位与 和（<<）左移。

比如，要发送的数据为 0xA0 ，转换成二进制 即 1010 0000 b

而发送都是从高位先开始发送，即发送顺序为1、0、1、0、0、0、0、0。

结合实际代码 0xA0 先左移 0 位 然后 和 0x80进行 按位与 操作

(1010 0000) & (1000 0000) = 1 & 1 = 1

如果 左移 后的 按位与 操作的结果为 1 就将 SDA置为 高电平 否则 SDA拉低。

3.数据发送完成后将 时钟线拉低

1. 等待回复IIC_Wait_Ack()

结合代码来说

首先，开始读取前，将数据线 IO 设置成输入模式，准备读取从机的回复信号。

用while()一直等待，当收到从机低电平信号时，表示从机应答成功，否则继续等待。

等待超过205次后，返回应答超时停止等待，发送停止信号，结束通信。

1. 接收IIC_Read_Byte()

从实际电平信号图看，发送数据和接收数据的逻辑是完全一样的。

从代码来说，也没啥特别需要注意的，就是在读取之前将数据线IO设置为输入。

就是为了使波形更加标准，对延时的数值进行了微调，使实际的时钟波形都在8us左右。

1. 停止IIC_Stop()

在SCL保持高电平期间，SDA被释放，由低电平转变为高电平，产生上升沿，称为I2C总线的停止信号，标志着一次数据传输的终止。

结合代码

发送结束信号前，先将数据线和时钟线拉低。

先拉高时钟线，延时4us后，拉高数据线，产生上升沿，发送结束信号。

发送结束信号后将数据线和时钟线都设为输入模式。

1. 发送回复IIC_Send_Ack()

发送回复是在主机接受完一帧（字节）数据后，回应从机，表示这一帧（字节）数据接收完毕，继续发送下一帧（字节）数据。

实际波形如下图

结合代码和图片来说

1. 发送不回复IIC_NoAck()

发送不回复是在主机接完最后一帧（字节）数据后，回应从机，表示这一帧（字节）数据接收完毕，停止数据接收。IIC_NoAck() 后面紧跟的是 IIC_Stop()信号。

代码和波形图基本和 IIC_ACK() 是一致的，只是数据线一直处于高电平没有拉低。

C语言代码分享

示例工程还未整理，后面准备出一个STM32F103 和 屏幕通讯的示例工程。

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