基于STM32的IIC驱动协议实现

目录

1.简介

2.特点

3.协议细节

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1.简介

IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行线，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。

总结：IIC一种同步 串行 半双工通信总线。

下图为IIC总线框图

2.特点

（1）由时钟线SCL和数据线SDA组成，并且都接上拉电阻，确保总线空闲状态为高电平

（2）总线支持多设备连接，允许多主机存在，每个设备都有一个唯一的地址

（3）数据传输速率  标准模式100k bit/s、快速模式 400k bit/s、高速模式 3.4Mbit/s

（4）连接到总线上的数目受总线的最大电容400pf限制

3.协议细节

主要有一下5个方面：

1. 空闲状态

2. 开始和停止信号

3. 应答信号ACK

4. 数据有效性

5. 数据传输

(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) 开始和停止信号

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。

代码实现：

//产生IIC起始信号
void IIC_Start(void)
{
    SDA_OUT();     //sda线输出
    IIC_SDA = 1;
    IIC_SCL = 1;
    delay_us(4);
    IIC_SDA = 0; //START:when CLK is high,DATA change form high to low
    delay_us(4);
    IIC_SCL = 0; //钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}
 
//产生IIC停止信号
void IIC_Stop(void)
{
    SDA_OUT();//sda线输出
    IIC_SDA = 0; //STOP:when CLK is high DATA change form low to high
    delay_us(4);
    IIC_SCL = 1;
    IIC_SDA = 1; //发送I2C总线结束信号
    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。

总的来说就是：传输完一字节数据后，默认情况下，SDA由于上拉电阻影响，默认电平为高电平，从机拉低SDA就是确认收到数据即ACK，否则NACK

代码实现：

//产生ACK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;
}
 
//产生NACK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;
}
 
 
//检测应答信号
//返回值：1，接收应答失败
//        0，接收应答成功
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
    u8 ucErrTime = 0;
    SDA_IN();      //SDA设置为输入
    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; //时钟输出0
    return 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准备好。并在在下降沿到来之前必须稳定。

（5) 数据传输

在IIC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。

//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
    u8 t;
    SDA_OUT();
    IIC_SCL = 0; //拉低时钟开始数据传输
 
    for(t = 0; t < 8; t++)
    {
        IIC_SDA = (txd & 0x80) >> 7;
        txd <<= 1;
        delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的
        IIC_SCL = 1;
        delay_us(2);
        IIC_SCL = 0;
        delay_us(2);
    }
}
 
 
//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
    unsigned char i, receive = 0;
    SDA_IN();//SDA设置为输入
 
    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;
}

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