STM32——I2C通信实验-M4

一、IIC通信

I2C（IIC，Inter—Intergrated 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。IIC通信线只有两个：数据线、时钟线。

多主机I2C总线系统结构：

一般情况下：SDA和SCL双线会拉高到VCC。

二、I2C协议

1、空闲状态

I2C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序号，而不是一个电平信号。

//产生IIC起始信号
void IIC_Start(void)
{
  SDA_OUT();//SDA线输出
  IIC_SDA=1;
  ICC_SCL=1;
  delay_us(4);
  IIC_SDA=0;
  delay_us(4);
  IIC_SCL=0;
}
//产生停止信号
void IIC_Stop(void)
{
  SDA_OUT();
  IIC_SCL=0;
  IIC_SDA=0;
  delay_us(4);
  IIC_SCL=1;
  IIC_SDA=1;
  delay_us(4);
}

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的接收了该字节；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的一般要求是，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。

//等待应答信号到来
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
  u8 ucErrTime=0;
  SDA_IN();
  IIC_SDA=1;
  delay_us(1);
  IIC_SCL=1;
  delay_us(1);
  while(READ_SDA)
  {
    ucErrTime++;
    if(ucErrTime>250)
    {
      IIC_Stop();
      return 1;
    }
  }
  IIC_SCL=0;
  return 0;
}
//产生应答
void IIC_Ack(void)
{
  IIC_SCL=0;
  SDA_OUT();
  IIC_SDA=0;
  delay_us(2);
  IIC_SCL=1;
  delay_us(2);
  IIC_SCL=0;
}
//不产生应答
void IIC_NAck(void)
{
  IIC_SCL=0;
  SDA_OUT();
  IIC_SDA=1;
  delay_us(2);
  IIC_SCL=1;
  delay_us(2);
  IIC_SCL=0;
}

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要准备好，并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由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上逐位的串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发

//IIC发送一个字节
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
  u8 t;
  SDA_OUT();
  IIC_SCL=0;
  for(t=0;t<8;t++)
  {
    IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
    txd<<=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=0;
    delay_us(2);
  }
}
//读一个字节
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
  unsigned char i,receive=0;
  SDA_IN();
  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();//发送nAck
  else  IIC_Ack();//发送Ack
  return receive;
}

三、IIC通信

使用IIC操作24C02。EEPROM断电可保存的存储器。24C02中的02表示2K的位。总容量是256个字节，接口时IIC。

8-lead SOIC是引脚的定义：其中有两个引脚SCL和SDA，WP是写保护，A0 A1 A2是地址线，正点原子开发板上都设置A0=A1=A2=0；

前面高位是固定的10，16位中表示A，R/W（LSB位）读的时候写1写的时候为0；即：当A0=A1=A2=0时，读的时候Device Address=0xA1写的时候Device Address=oxA0。

24C02字节写时序

即：先确定写的设备（DEVICE ADDRESS），然后确定写设备上的地址（WORD ADDRESS），最后将值传入数据（DATA）

24C02字节读时序

读字节：

u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr)

{

  u8 temp=0;

  IIC_Start();

  if(EE_TYPE>AT24C16)

  {

    IIC_Send_Byte(0XA0);//发送写命令

    IIC_Wait_Ack();

    IIC_Send_Byte(ReadAddr>>8);//发送高地址

  }

  else IIC_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1));//发送器件地址0XA0，写数据

  IIC_Wait_Ack();

  IIC_Send_Byte(ReadAddr%256);//发送低地址

  IIC_Wait_Ack();

  IIC_Start();

  IIC_Send_Byte(0XA1);//进入接收模式

  IIC_Wait_Ack();

  temp=IIC_Read_Byte(0);

  IIC_Stop();//产生一个停止条件

  return temp

}