IIC总线的知识点总结

什么是IIC总线协议

 I2C 总线是一种串行数据总线,只有二根信号线,一根是双向的数据线SDA,另一根是时钟线SCL,两条线可以挂多个设备。 IIC设备(绝大多数)里有个固化的地址,只有在两条线上传输的值等于IIC设备的固化地址时,其才会作出响应。

通常我们为了方便把IIC设备分为主设备和从设备,基本上谁控制时钟线(即控制SCL的电平高低变换)谁就是主设备。

以AT24C02为例子

芯片的寻址:AT24C02是的固定地址是1010A2A1A0R/W,A2A1A0这三位是由引脚确定的,一般都是000,

片内地址寻址:芯片寻址可对内部256B中的任一个进行读/写操作,其寻址范围为00~FF,共256个寻址单位。

IIC通信的时序图(通过模拟时序来实现)

初始化:(电平变化之后都要延时一段时间)

IIC的初始化就是SDA和SCL都是高电平

开始信号:

SCL保持高电平,SDA有高电平变为低电平后,延时,SCL变为低电平。

停止信号:SCL保持高电平。SDA由低电平变为高电平。

 

数据的传输和响应信号

数据的传输:

写:SDA要在SCL低电平的时候进行电平的翻转,在SCL高电平的时候必须保持稳,传输完成后要将SDA拉高SCL拉低。

应答:SCL拉高,读取SDA的电平,为低电平表示产生应答

读:将SCL拉低,SDA拉高。,改变SCL拉高,片段SDA是否等于1,以为或操作提取数据。

/*******************************************************************************
* º¯ Êý Ãû         : SDA_OUT
* º¯Êý¹¦ÄÜ           : SDAÊä³öÅäÖà      
* Êä    Èë         : ÎÞ
* Êä    ³ö         : ÎÞ
*******************************************************************************/
void SDA_OUT(void)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=IIC_SDA_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(IIC_SDA_PORT,&GPIO_InitStructure);
}

/*******************************************************************************
* º¯ Êý Ãû         : SDA_IN
* º¯Êý¹¦ÄÜ           : SDAÊäÈëÅäÖà      
* Êä    Èë         : ÎÞ
* Êä    ³ö         : ÎÞ
*******************************************************************************/
void SDA_IN(void)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=IIC_SDA_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(IIC_SDA_PORT,&GPIO_InitStructure);
}

/*******************************************************************************
* º¯ Êý Ãû         : IIC_Start
* º¯Êý¹¦ÄÜ           : ²úÉúIICÆðʼÐźŠ  
* Êä    Èë         : ÎÞ
* Êä    ³ö         : ÎÞ
*******************************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
    SDA_OUT();     //sdaÏßÊä³ö
    IIC_SDA=1;            
    IIC_SCL=1;
    delay_us(5);
     IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low 
    delay_us(6);
    IIC_SCL=0;//ǯסI2C×ÜÏߣ¬×¼±¸·¢ËÍ»ò½ÓÊÕÊý¾Ý 
}    

/*******************************************************************************
* º¯ Êý Ãû         : IIC_Stop
* º¯Êý¹¦ÄÜ           : ²úÉúIICÍ£Ö¹ÐźŠ  
* Êä    Èë         : ÎÞ
* Êä    ³ö         : ÎÞ
*******************************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
    SDA_OUT();//sdaÏßÊä³ö
    IIC_SCL=0;
    IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
     IIC_SCL=1; 
    delay_us(6); 
    IIC_SDA=1;//·¢ËÍI2C×ÜÏß½áÊøÐźÅ
    delay_us(6);                                   
}

/*******************************************************************************
* º¯ Êý Ãû         : IIC_Wait_Ack
* º¯Êý¹¦ÄÜ           : µÈ´ýÓ¦´ðÐźŵ½À´   
* Êä    Èë         : ÎÞ
* Êä    ³ö         : 1£¬½ÓÊÕÓ¦´ðʧ°Ü
                     0£¬½ÓÊÕÓ¦´ð³É¹¦
*******************************************************************************/
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
    u8 tempTime=0;
    
    IIC_SDA=1;
    delay_us(1);
    SDA_IN();      //SDAÉèÖÃΪÊäÈë         
    IIC_SCL=1;
    delay_us(1);     
    while(READ_SDA)
    {
        tempTime++;
        if(tempTime>250)
        {
            IIC_Stop();
            return 1;
        }
    }
    IIC_SCL=0;//ʱÖÓÊä³ö0        
    return 0;  

/*******************************************************************************
* º¯ Êý Ãû         : IIC_Ack
* º¯Êý¹¦ÄÜ           : ²úÉúACKÓ¦´ð  
* Êä    Èë         : ÎÞ
* Êä    ³ö         : ÎÞ
*******************************************************************************/
void IIC_Ack(void)
{
    IIC_SCL=0;
    SDA_OUT();
    IIC_SDA=0;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=1;
    delay_us(5);
    IIC_SCL=0;
}

/*******************************************************************************
* º¯ Êý Ãû         : IIC_NAck
* º¯Êý¹¦ÄÜ           : ²úÉúNACK·ÇÓ¦´ð  
* Êä    Èë         : ÎÞ
* Êä    ³ö         : ÎÞ
*******************************************************************************/            
void IIC_NAck(void)
{
    IIC_SCL=0;
    SDA_OUT();
    IIC_SDA=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=1;
    delay_us(5);
    IIC_SCL=0;
}    

/*******************************************************************************
* º¯ Êý Ãû         : IIC_Send_Byte
* º¯Êý¹¦ÄÜ           : IIC·¢ËÍÒ»¸ö×Ö½Ú 
* Êä    Èë         : txd£º·¢ËÍÒ»¸ö×Ö½Ú
* Êä    ³ö         : ÎÞ
*******************************************************************************/          
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        
    u8 t;   
    SDA_OUT();         
    IIC_SCL=0;//À­µÍʱÖÓ¿ªÊ¼Êý¾Ý´«Êä
    for(t=0;t<8;t++)
    {              
        if((txd&0x80)>0) //0x80  1000 0000
            IIC_SDA=1;
        else
            IIC_SDA=0;
        txd<<=1;       
        delay_us(2);   //¶ÔTEA5767ÕâÈý¸öÑÓʱ¶¼ÊDZØÐëµÄ
        IIC_SCL=1;
        delay_us(2); 
        IIC_SCL=0;    
        delay_us(2);
    }     

/*******************************************************************************
* º¯ Êý Ãû         : IIC_Read_Byte
* º¯Êý¹¦ÄÜ           : IIC¶ÁÒ»¸ö×Ö½Ú 
* Êä    Èë         : ack=1ʱ£¬·¢ËÍACK£¬ack=0£¬·¢ËÍnACK 
* Êä    ³ö         : Ó¦´ð»ò·ÇÓ¦´ð
*******************************************************************************/  
u8 IIC_Read_Byte(u8 ack)
{
    u8 i,receive=0;
    SDA_IN();//SDAÉèÖÃΪÊäÈë
    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();//·¢ËÍnACK
    else
        IIC_Ack(); //·¢ËÍACK   
    return receive;
}

 

 

 

 

 

 


 

 

### USART 和 IIC 的主要知识点总结 #### 1. USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter) USART 是一种用于串行数据传输的外设,支持异步和同步两种工作模式。以下是其主要知识点: - **基本功能** USART 可实现全双工通信,在异步模式下通过 TXD 和 RXD 进行数据收发[^2]。 - **波特率设置** 波特率决定了每秒传输的数据位数。计算公式如下: \[ 波特率 = f_{CK} / (8 * (n+1)) \] 其中 \(f_{CK}\) 表示时钟频率,\(n\) 是分频系数。 - **帧格式配置** 数据帧通常由起始位、数据位(5~9 位)、奇偶校验位(可选)以及停止位组成。这些参数需在初始化阶段设定[^2]。 - **中断与 DMA 支持** USART 提供丰富的中断源(如接收完成、发送完成等),并可通过 DMA 实现高效的数据流管理。 - **错误检测** 包括溢出错误、帧错误、噪声错误和奇偶校验错误等,可在发生异常时触发相应的标志位或中断请求[^2]。 --- #### 2. IIC (Inter-Integrated Circuit) IIC 是一种两线制同步串行总线协议,广泛应用于短距离通信场景。以下是其主要知识点: - **硬件结构** IIC 总线仅需两条信号线——SDA(数据线)和 SCL(时钟线)。主机负责生成时钟信号,并控制整个通信过程[^1]。 - **地址寻址机制** 每个从设备都有唯一的 7 位或 10 位地址码。主机通过广播地址来选择目标设备进行通信。 - **主从关系** 在同一时刻只有一个主设备可以发起通信,而多个从设备可以通过地址区分[^1]。 - **仲裁机制** 当多个主设备尝试同时访问总线时,采用“低电平优先”原则决定哪一方获得总线控制权。具体来说,如果某一位上存在冲突,则保持低电平的一方继续操作[^2]。 - **ACK/NACK 响应** 接收方会在每个字节结束后返回 ACK 或 NACK 来确认是否成功接收到数据。 - **速度等级** 标准模式(100 kbps)、快速模式(400 kbps)、高速模式(3.4 Mbps)等多种速率可供选择[^1]。 - **软件模拟 vs 硬件实现** - 硬件模式下,GPIO 需配置为复用开漏输出;外部需要连接上拉电阻以确保正常运行[^2]。 - 软件模拟则利用普通 GPIO 构建 SDA/SCL 功能,适合资源受限场合但效率较低[^2]。 --- ```c // 示例代码:STM32 中启用 IIC 外设 void I2C_Init(void) { RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE); I2C_DeInit(I2C1); I2C_StructInit(&I2C_InitStruct); I2C_InitStruct.I2C_ClockSpeed = 100000; // 设置标准模式下的波特率为 100kHz I2C_InitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C; I2C_InitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2; I2C_InitStruct.I2C_OwnAddress1 = 0x00; // 不使用自己的地址 I2C_InitStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable; I2C_InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStruct); I2C_Cmd(I2C1, ENABLE); } ``` ---
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