I2C通信实验

I2C(IIC,Inter－Integrated Circuit),两线式串行总线,由PHILIPS公司开发用于连接微控制器及其外围设备。它是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，高速IIC总线一般可达400kbps以上。IIC是半双工通信方式。

I2C协议

1）空闲状态

I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。

2）起始信号与停止信号

起始信号：当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

停止信号：当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

3）应答信号ACK 

发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。 应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。 

对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。 如果接收器是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放SDA线，以便主控接收器发送一个停止信号P。

4）数据有效性 

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，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。

即：数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在在下降沿到来之前必须稳定。

5）数据的传送 

在I2C总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应（或同步控制），即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。

EEPROM(24C02）

总容量是256（2K/8)个字节。

接口：IIC

正点原子开发板在硬件上设置了A0=A1=A2=0。

本实验功能简介：开机的时候先检测 24C02 是否存在，然后在主循环里面检测两个按键， 其中 1 个按键（KEY1）用来执行写入 24C02 的操作，另外一个按键（KEY0）用来执行读出操作，在串口上输出相关信息。同时用 DS0 提示程序正在运行。

在正点原子的程序源码中myiic.c文件用来存放iic底层驱动。24cxx.c 文件用来存放 24C02 的底层驱动。

IIC 驱动代码，实现包括 IIC 的初始化（IO 口）、IIC 开始、IIC 结束、ACK、IIC 读写等功能，在其他函数里面，只需要调用相关的 IIC 函数就可以和外部 IIC 器件通信了，这 里并不局限于 24C02，该段代码可以用在任何 IIC 设备上。

myiic.h 头文件还定义了几个宏定义标识符：

//IO 方向设置

#define SDA_IN()  {GPIOB->MODER&=~(3MODER|=0MODER&=~(3MODER|=1<<9*2;}

//PB9 输入模式

#define SDA_OUT() {GPIOB->MODER&=~(3MODER|=1<<9*2;} //PB9 输出模式 

//IO 操作函数

#define IIC_SCL PBout(8) //SCL

#define IIC_SDA PBout(9) //SDA

#define READ_SDA PBin(9) //输入 SDA

SDA_IN()和 SDA_OUT()分别用于设置 IIC_SDA 接口为输入和输出

24cxx.c 源文件代码，这部分代码理论上是可以支持 24Cxx 所有系列的芯片的（地址引脚必须都设置为 0）。

main函数

const u8 TEXT_Buffer[]={"Explorer STM32F4 IIC TEST"};
#define SIZE sizeof(TEXT_Buffer)	 
	
int main(void)
{ 
	u8 key;
	u16 i=0;
	u8 datatemp[SIZE];	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);    //初始化延时函数
	uart_init(115200);	//初始化串口波特率为115200
	
	LED_Init();					//初始化LED 

	KEY_Init(); 				//按键初始化  
	AT24CXX_Init();			//IIC初始化 	
 	while(AT24CXX_Check())//检测不到24c02
	{
		printf("24C02 Check Failed!\r\n");
		delay_ms(500);
		printf("Please Check!\r\n");
		delay_ms(500);
		LED0=!LED0;//DS0闪烁
	}
	printf("24C02 Ready!\r\n");    
	while(1)
	{
		key=KEY_Scan(0);
		if(key==KEY1_PRES)//KEY1按下,写入24C02
		{
 			printf("Start Write 24C02....\r\n");
			AT24CXX_Write(0,(u8*)TEXT_Buffer,SIZE);
			printf("24C02 Write Finished!\r\n");//提示传送完成
		}
		if(key==KEY0_PRES)//KEY0按下,读取字符串并显示
		{
 			printf("Start Read 24C02....\r\n");
			AT24CXX_Read(0,datatemp,SIZE);
			printf("The Data Readed Is:  ");//提示传送完成
			printf("%s\r\n",datatemp);//显示读到的字符串
		}
		i++;
		delay_ms(10);
		if(i==20)
		{
			LED0=!LED0;//提示系统正在运行	
			i=0;
		}		   
	} 	    
}

运行结果

I2C通信实验