蓝桥杯单片机之I2C 总线原理及应用

最新推荐文章于 2024-01-27 21:59:46 发布

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本文介绍了I2C总线的基本概念、工作原理及传输规范，并提供了基于单片机的I2C驱动程序实例，包括起始信号、应答控制等关键函数。

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1.I2C简单介绍
I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线产生于在80年代,最初为音频和视频设备开发,如今主要在服务器管理中使用,其中包括单个组件状态的通信。 I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。是一种多主机总线；当主机竞争时，有主机冲裁机制。
2.I2C总线原理
I2c总线只有两根双向信号线，一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。
I2C通过上拉电阻接正电源。当总线处于空闲状态下，两条信号线为高电平。连接到总线任意一个器件输出为低电平，都会使总线的信号变低，即每个器件的SDA和SCL都是线“与”关系。
3.I2C传输规范
<1>数据位的有效性
I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平和低电平状态才允许变化。
在这里插入图片描述
<2>起始信号和终止信号
起始信号：当 SCL 为高电平时，SDA 由高变低。
终止信号：当 SCL 为高电平时，SDA 由低变高。

4.I2C总线传输格式
发送到SDA线上的每个字节必须是8位，每次传输可以发送的字节数量不受限制，每个字节后必须跟一个ACK应答位，数据从最高有效位(MSB)开始传输。
在这里插入图片描述
以上是对IIC总线大致介绍，下面回到我们蓝桥杯单片机开发的正题上来。
一.I2C驱动程序（包含六个函数）
1.起始信号 2.产生应答 3.停止信号 4.等待应答 5.发送数据 6.接收数据
下面请看最新驱动程序：

//头文件
#include "iic.h"
//总线启动条件
void IIC_Start(void)
{
	SDA = 1;
	SCL = 1;
	somenop;
	SDA = 0;
	somenop;
	SCL = 0;	
}
//总线停止条件
void IIC_Stop(void)
{
	SDA = 0;
	SCL = 1;
	somenop;
	SDA = 1;
}

//应答位控制
void IIC_Ack(unsigned char ackbit)
{
	if(ackbit) 
	{	
		SDA = 0;
	}
	else 
	{
		SDA = 1;
	}
	somenop;
	SCL = 1;
	somenop;
	SCL = 0;
	SDA = 1; 
	somenop;
}

//等待应答
bit IIC_WaitAck(void)
{
	SDA = 1;
	somenop;
	SCL = 1;
	somenop;
	if(SDA)    
	{   
		SCL = 0;
		IIC_Stop();
		return 0;
	}
	else  
	{ 
		SCL = 0;
		return 1;
	}
}

//通过I2C总线发送数据
void IIC_SendByte(unsigned char byt)
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{   
		if(byt&0x80) 
		{	
			SDA = 1;
		}
		else 
		{
			SDA = 0;
		}
		somenop;
		SCL = 1;
		byt <<= 1;
		somenop;
		SCL = 0;
	}
}

//从I2C总线上接收数据
unsigned char IIC_RecByte(void)
{
	unsigned char da;
	unsigned char i;
	
	for(i=0;i<8;i++)
	{   
		SCL = 1;
		somenop;
		da <<= 1;
		if(SDA) 
		da |= 0x01;
		SCL = 0;
		somenop;
	}
	return da;
}

以上为比赛提供的代码，需要自己添加IIC_Read()

unsigned char IIC_Read(unsigned char add)
{
	unsigned char dat;
	 IIC_Start();
	 IIC_SendByte(0x90);
	 IIC_WaitAck();
	 IIC_SendByte(add);
	 IIC_WaitAck();
	 IIC_Stop();

	 IIC_Start();
	 IIC_SendByte(0x91);
	 IIC_WaitAck();
	  dat = IIC_RecByte();
	   IIC_Ack(0);
	   IIC_Stop();
	   return dat;
}

其中设备地址为PCF8591（可以自行修改，仅供参考之用）
读操作地址为：0x91 写操作地址：0x90
若使用24C02 EEPROM 时，相应设备地址：
读操作地址为：0xA1 写操作地址：0xA0
[注意]
要在主函数中读取相应通道电位器 Rb2 接AIN3 : 0X03
光敏传感器接AIN1: 0X01