stm32之IIC应用实例（AT24C02芯片，硬件和软件方式驱动）

目录

1.物理层：

2.协议层：

3.数据的传输：

4.程序设计

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写完回头一看发现字数还不少，如果你觉得文字太枯燥，那么可以跳到后面程序设计，直接动手做实验。如果想仔细了解关于IIC协议的细节，那么希望你能慢慢把看完，看完后一定有所收获。

概述：IIC BUS(Inter Integrated Circuit BUS,内部集成电路总线)是飞利浦公司推出的二线制串行扩展总线；在IIC总线上，只需要两条线——数据线SDA线和时钟线SCL；多个器件可连接到同一个IIC总线上，每一个器件有一个唯一的识别地址，可一对多、多对一、一对一通讯；标准模式下传输速度为100Kb/s，快速模式下为400Kb/s。优点：引脚少，硬件实现简单，成本低。

关于IIC的接口原理有些书可以描述出好几页，但有时候看完了可能未必能懂，虽然看的时候每句话都能理解，但是看完了之后，自己想描述出来却不知道从何说起，脑海里只是一些零散的概念。所以下面讲述一些关于IIC比较核心的东西。

1.物理层：

1. 它是一种支持多个通信主机及多个通信从机的总线。“总线”是指多个设备共用的信号线。
2. 一个C总线只使用两条总线线路；一条双向串行数据线(SDA)，一条串行时钟线（SCL）。
3. 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，总线上任一设备可以利用这个地址对其他设备进行交互。
4. 总线通过上拉电阻接到电源。总线上的任一设备，如果处于空闲状态时。会输出高阻态。所以在总线空闲的时候两条总线都呈现高电平。
5. 具有3种传输模式，标准模式(100kbps)、快速模式(400kbps)、高速模式(3.4Mbps，目前大多数不支持)。、
6. 连接到相同总线的设备数受到总线的最大电容400pF限制。

2.协议层：

C的协议定义了通信的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节。

• 通讯的起始和停止信号

因为设备发送数据的时候是连续字节的，接受端并不能提前知道发送者要发送的总字节，所以接收端是从起始信号开始接收，直到停止信号为止；而且这两种信号要与传输过程中的任何时间点的时序不能有冲突（独特性），iic在数据传输的过程中也保证了这一点。通讯的起始：当SCL线是高电平时SDA线从高电平向低电平切换。通信的停止：当SCL线是高电平时SDA线由低电平向高电平切换。可看出，这两种信号跟数据发送过程中的差异，在数据发送过程中，SDA线总是在SCL线在低电平的时候才变换。

• 数据的有效性

iic使用SDA信号线来传输数据，使用SCL时钟线进行数据同步。SDA数据线在SCL时钟线的每一个周期内传输一位，当SCL时钟线为高电平时，SDA数据线有效；即当SCL为高电平，若SDA为高电平表示数据“1”，若SDA为低电平表示数据“0”。当SCL时钟线为低电平时，SDA数据无线，一般这个时候SDA进行电平切换，为下一次表示数据进行准备。

• 应答位

从机每接收到一个字节时，都要作出应答；而主机这时候释放SDA线的控制权，由数据接收端控制SDA，若SDA为高电平，表示非应答信号，低电平表示应答信号即传输成功。

3.数据的传输：

由上面介绍的协议基本理解了IIC通信的传输原理，在实际应用中，主机设备发送到从机设备的数据包括地址和数据。主机通过地址可找到对应的从机设备，而收到广播地址的从机做出判决，若地址与自身地址匹配则做出应答，若不匹配则忽略信息。

• 主机向从机写数据

上面是主机对芯片AT24C02存储芯片进行写操作时SDA的数据流，可以很清晰看出所发送的内容。

对照着图来说，"DEVICE ADDRESS"设备地址可以是7位或10位，图中所示为7位，加上R/W传输方向位（1为发送，0位接受）组成一个字节；图中所有的ACK是等待从机应答位，主机收到了应答后才继续发送后面的内容，从图中可明显看出，主机每发送一个字节都必须等待从机做出一个应答；

图中的"WORD ADDRESS"指的是主机往AT24C02存储芯片写入的首地址，后面DATA就是写入的内容。不是所有的iic从设备都有这个，比如是音频的设备那么就不存在写入地址。具体是要根据iic从设备的数据手册上的功能通信协议来定。

• 主机向从机读数据

上面是主机对芯片AT24C02存储芯片进行读操作时SDA的数据流。

对照着图来说，首先是发送从机地址"DEVICE ADDRESS"，接着给从机发送"WORD ADDRESS"是所读取内容的地址，这是告诉AT24C02接下主机需要的内容，设置好地址之后，接着主机再发送一个起始位，紧接着发送"DEVICE ADDRESS"，这时可以注意到传输方向是READ（读），那么主机释放SDA线的控制权，有从机给主机发送数据，可以连续发送多个字节数据，当主机期望停止接收时作出一个非