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    IIC协议

    1、协议简介

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

    在计算机科学里，大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设；STM32 标准库则是在寄存器与用户代码之间的软件层。对于通讯协议，我们也以分层的方式来理解，最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流，协议层则规定我们用中文还是英文来交流。

    下面我们分别对 I2C 协议的物理层及协议层进行讲解

    1.1物理层

    在这里插入图片描述
    它的物理层有如下特点：

    1. 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个 I2C 通讯总线中，可连
      接多个 I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。
    2. 一个 I2C 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)。数
      据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。
    3. 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访
      问。
    4. 总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都
      输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。
    5. 多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。
    6. 具有三种传输模式：标准模式传输速率为 100kbit/s ，快速模式为 400kbit/s ，高速模式下可达
      3.4Mbit/s，但目前大多 I2C 设备尚不支持高速模式。
    7. 连接到相同总线的 IC 数量受到总线的最大电容 400pF 限制。

    1.2 协议层

    I2C 总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。
    开始信号： SCL 为高电平时， SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
    结束信号： SCL 为高电平时， SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
    应答信号：接收数据的 IC 在接收到 8bit 数据后，向发送数据的 IC 发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。 CPU 向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号， CPU 接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。

    这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。 IIC 总线时序图如下图所示：

    在这里插入图片描述

    目前大部分 MCU 都带有 IIC 总线接口， STM32 也不例外。但是这里我们依次使用 STM32 的硬件 IIC和软件IIC 来讲解，

    1.2.1 I2C 基本读写过程

    我们先看看I2C通信过程的基本结构，它的通讯过程：
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    这些图表示的是主机和从机通讯时， SDA 线的数据包序列。
    其中 S 表示由主机的 I2C 接口产生的传输起始信号 (S)，这时连接到 I2C 总线上的所有从机都会接收到这个信号。
    起始信号产生后，所有从机就开始等待主机紧接下来广播的从机地址信号。在 I2C 总线上，每个设备的地址都是唯一的，当主机广播的地址与某个设备地址相同时，这个设备就被选中了，没被选中的设备将会忽略之后的数据信号。根据 I2C 协议，这个从机地址可以是7 位或 10 位。
    在地址位之后，是传输方向的选择位，该位为 0 时，表示后面的数据传输方向是由主机传输至从 机，即主机向从机写数据。该位为 1 时，则相反，即主机由从机读数据。
    从机接收到匹配的地址后，主机或从机会返回一个应答 (ACK) 或非应答 (NACK) 信号，只有接收到应答信号后，主机才能继续发送或接收数据。
    写数据
    若配置的方向传输位为“写数据”方向，即第一幅图的情况，广播完地址，接收到应答信号后，主机开始正式向从机传输数据 (DATA)，数据包的大小为 8 位，主机每发送完一个字节数据，都要等待从机的应答信号 (ACK)，重复这个过程，可以向从机传输 N 个数据，这个 N 没有大小限制。当数据传输结束时，主机向从机发送一个停止传输信号 §，表示不再传输数据。
    读数据
    若配置的方向传输位为“读数据”方向，即第二幅图的情况，广播完地址，接收到应答信号后，从机开始向主机返回数据 (DATA)，数据包大小也为 8 位，从机每发送完一个数据，都会等待主机的应答信号 (ACK)，重复这个过程，可以返回 N 个数据，这个 N 也没有大小限制。当主机希停止接收数据时，就向从机返回一个非应答信号 (NACK)，则从机自动停止数据传输。
    读和写数据
    除了基本的读写， I2C 通讯更常用的是复合格式，即第三幅图的情况，该传输过程有两次起始信号 (S)。一般在第一次传输中，主机通过 从机地址信号寻找到从设备后，发送一段“数据”，这段数据通常用于表示从设备内部的寄存器或存储器地址 (注意区分它与从机地址信号的区别)；在第二次的传输中，对该地址的内容进行读或写。也就是说，第一次通讯是告诉从机读写地址，第二次则是读写的实际内容。

    以上通讯流程中包含的各个信号分解如下：

    1.2.2 通讯的起始和停止信号

    之前提到的起始 (S) 和停止 § 信号是两种特殊的状态 。当 SCL 线是高电平时 SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示通讯的起始。当SCL 是高电平时 SDA 线由低电平向高电平切换，表示通讯的停止。起始和停止信号一般由主机产生。

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    1.2.3 数据有效性

    I2C 使用 SDA 信号线来传输数据，使用 SCL 信号线进行数据同步 。 SDA 数据线在 SCL 的每个时钟周期传输一位数据。传输时， SCL 为高电平的时候 SDA 表示的数据有效，即此时的 SDA 为高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。当 SCL 为低电平时， SDA的数据无效，一般在这个时候 SDA 进行电平切换，为下一次表示数据做好准备

    在这里插入图片描述
    每次数据传输都以字节为单位，每次传输的字节数不受限制。

    1.2.4 地址及数据方向

    I2C 总线上的每个设备都有自己的独立地址，主机发起通讯时，通过 SDA 信号线发送设备地址
    (SLAVE_ADDRESS) 来查找从机。 I2C 协议规定设备地址可以是 7 位或 10 位，实际中 7 位的地址应用比较广泛。紧跟设备地址的一个数据位用来表示数据传输方向，它是数据方向位 (R/)，第 8位或第 11 位。数据方向位为“1”时表示主机由从机读数据，该位为“0”时表示主机向从机写
    数据。
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    读数据方向时，主机会释放对 SDA 信号线的控制，由从机控制 SDA 信号线，主机接收信号，
    写数据方向时， SDA 由主机控制，从机接收信号。

    1.2.5 响应

    I2C 的数据和地址传输都带响应。响应包括“应答 (ACK)”和“非应答 (NACK)”两种信号。作为数据接收端时，当设备 (无论主从机) 接收到 I2C 传输的一个字节数据或地址后，若希望对方继续发送数据，则需要向对方发送“应答 (ACK)”信号，发送方会继续发送下一个数据；若接收端希望结束数据传输，则向对方发送“非应答 (NACK)”信号，发送方接收到该信号后会产生一个停止信号，结束信号传输。

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    传输时主机产生时钟，在第 9 个时钟时，数据发送端会释放 SDA 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 (NACK)，低电平表示应答信号 (ACK)。

    2、 STM32 的 I2C 特性及架构

    如果我们直接控制 STM32 的两个 GPIO 引脚，分别用作 SCL 及 SDA，按照上述信号的时序要求，可以像控制 LED 灯那样控制引脚的输出 (若是接收数据时则读取 SDA 电平)，就可以实现 I2C 通讯。同样，假如我们按照 USART 的要求去控制引脚，也能实现 USART 通讯。所以只要遵守协议，就是标准的通讯，不管如何实现它，都能按通讯标准交互。
    由于直接控制 GPIO 引脚电平产生通讯时序时，需要由 CPU 控制每个时刻的引脚状态，所以称之为“软件模拟协议”方式。

    模拟协议简单的说就是自定义GPIO引脚状态，通过调电平模仿时序。

    相对地，还有“硬件协议”方式， STM32 的 I2C 片上外设专门负责实现 I2C 通讯协议，只要配置好该外设，它就会自动根据协议要求产生通讯信号，收发数据并缓存起来， CPU 只要检测该外设的状态和访问数据寄存器，就能完成数据收发。这种由硬件外设处理 I2C 协议的方式减轻了CPU 的工作，且使软件设计更加简单。

    2.1 STM32 的 I2C 外设简介

    STM32 的 I2C 外设可用作通讯的主机及从机，支持 100Kbit/s 和 400Kbit/s 的速率，支持 7 位、 10位设备地址，支持 DMA 数据传输，并具有数据校验功能。

    2.2 STM32 的 I2C 架构剖析

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    2.2.1 通讯引脚

    I2C 的所有硬件架构都是根据图中左侧 SCL 线和 SDA 线展开的 (其中的 SMBA 线用于 SMBUS 的警告信号， I2C 通讯没有使用)。 STM32 芯片有多个 I2C 外设，它们的 I2C 通讯信号引出到不同的GPIO 引脚上，使用时必须配置到这些指定的引脚。关于 GPIO 引脚的复用功能，以规格书为准。

    引脚I2C1I2C2
    SCLPB6 / PB8(重映射)PB10
    SDAPB7 / PB9(重映射)PB11

    2.2.2 时钟控制逻辑

    SCL 线的时钟信号，由 I2C 接口根据时钟控制寄存器 (CCR) 控制，控制的参数主要为时钟频率。
    配置 I2C 的 CCR 寄存器可修改通讯速率相关的参数：

    • 可选择 I2C 通讯的“标准/快速”模式，这两个模式分别 I2C 对应 100/400Kbit/s 的通讯速率。
    • 在快速模式下可选择 SCL 时钟的占空比，可选 Tlow/Thigh=2 或 Tlow/Thigh=16/9 模式，我们知道 I2C 协议在 SCL 高电平时对 SDA 信号采样， SCL 低电平时 SDA 准备下一个数据，修改 SCL 的高低电平比会影响数据采样，但其实这两个模式的比例差别并不大，若不是要求非常严格，这里随便选就可以了。
    • CCR 寄存器中还有一个 12 位的配置因子 CCR，它与 I2C 外设的输入时钟源共同作用，产生SCL 时钟， STM32 的 I2C 外设都挂载在 APB1 总线上，使用 APB1 的时钟源 PCLK1， SCL信号线的输出时钟公式如下：
      标准模式：
      Thigh=CCR * TPCKL1 Tlow = CCR * TPCLK1
      快速模式中 Tlow/Thigh=2 时：
      Thigh = CCR * TPCKL1 Tlow = 2 * CCR* TPCKL1
      快速模式中 Tlow/Thigh=16/9 时：
      Thigh = 9 * CCR * TPCKL1 Tlow = 16 * CCR * TPCKL1
      例如，我们的 PCLK1=36MHz，想要配置 400Kbit/s 的速率，计算方式如下：
      PCLK 时钟周期： TPCLK1 = 1/36000000
      目标 SCL 时钟周期： TSCL = 1/400000
      SCL 时钟周期内的高电平时间： THIGH = TSCL/3
      SCL 时钟周期内的低电平时间： TLOW = 2*TSCL/3
      计算 CCR 的值： CCR = THIGH/TPCLK1 = 30

    计算结果得出 CCR 为 30，向该寄存器位写入此值则可以控制 IIC 的通讯速率为 400KHz，其实即使配置出来的 SCL 时钟不完全等于标准的 400KHz， IIC 通讯的正确性也不会受到影响，因为所有数据通讯都是由 SCL 协调的，只要它的时钟频率不远高于标准即可。

    2.2.3 数据控制逻辑

    I2C 的 SDA 信号主要连接到数据移位寄存器上，数据移位寄存器的数据来源及目标是数据寄存器 (DR)、地址寄存器 (OAR)、 PEC 寄存器以及 SDA 数据线。
    当向外发送数据的时候，数据移位寄存器以“数据寄存器”为数据源，把数据一位一位地通过 SDA 信号线发送出去；
    当从外部接收数据的时候，数据移位寄存器把 SDA 信号线采样到的数据一位一位地存储到“数据寄存器”中。
    若使能了数据校验，接收到的数据会经过 PCE 计算器运算，运算结果存储在“PEC 寄存器”中。
    当 STM32 的 I2C 工作在从机模式的时候，接收到设备地址信号时，数据移位寄存器会把接收到的地址与 STM32 的自身的I2C 地址寄存器的值作比较，以便响应主机的寻址。 STM32 的自身 I2C 地址可通过修改“自身地址寄存器”修改，支持同时使用两个 I2C 设备地址，两个地址分别存储在 OAR1 和 OAR2 中。

    2.2.4 整体控制逻辑

    整体控制逻辑负责协调整个 I2C 外设，控制逻辑的工作模式根据我们配置的“控制寄存器(CR1/CR2)”的参数而改变。在外设工作时，控制逻辑会根据外设的工作状态修改“状态寄存器 (SR1 和 SR2)”，我们只要读取这些寄存器相关的寄存器位，就可以了解 I2C 的工作状态。除此之外，控制逻辑还根据要求，负责控制产生 I2C 中断信号、 DMA 请求及各种 I2C 的通讯信号(起始、停止、响应信号等)

    2.3 通讯过程

    使用 I2C 外设通讯时，在通讯的不同阶段它会对“状态寄存器 (SR1 及 SR2)”的不同数据位写入参数，我们通过读取这些寄存器标志来了解通讯状态。

    2.3.1 主发送器

    主发送器流程，即作为 I2C 通讯的主机端时，向外发送数据时的过程。

    在这里插入图片描述

    主发送器发送流程及事件说明如下：

    1. 控制产生起始信号 (S)，当发生起始信号后，它产生事件“EV5”,并会对 SR1 寄存器的“SB”位置 1，表示起始信号已经发送；
    2. 紧接着发送设备地址并等待应答信号，若有从机应答，则产生事件“EV6”及“EV8”，这时SR1 寄存器的“ADDR”位及“TXE”位被置1，ADDR 为 1 表示地址已经发送， TXE 为 1 表示数据寄存器为空；
    3. 以上步骤正常执行并对 ADDR 位清零后，我们往 I2C 的“数据寄存器 DR”写入要发送的数据，这时 TXE 位会被重置 0，表示数据寄存器非空， I2C 外设通过 SDA 信号线一位位把数据发送出去后，又会产生“EV8”事件，即 TXE 位被置 1，重复这个过程，就可以发送多个字节数据了；
    4. 当我们发送数据完成后，控制 I2C 设备产生一个停止信号 §，这个时候会产生 EV8_2 事件，SR1 的 TXE 位及 BTF 位都被置 1，表示通讯结束。假如我们使能了 I2C 中断，以上所有事件产生时，都会产生 I2C 中断信号，进入同一个中断服务函数，到 I2C 中断服务程序后，再通过检查寄存器位来判断是哪一个事件。

    2.3.2 主接收器

    主接收器过程，即作为 I2C 通讯的主机端时，从外部接收数据的过程，

    在这里插入图片描述
    主接收器接收流程及事件说明如下：

    1. 同主发送流程，起始信号 (S) 是由主机端产生的，控制发生起始信号后，它产生事件“EV5”，并会对 SR1 寄存器的“SB”位置 1，表示起始信号已经发送；
    2. 紧接着发送设备地址并等待应答信号，若有从机应答，则产生事件“EV6”这时 SR1 寄存器的“ADDR”位被置 1，表示地址已经发送。
    3. 从机端接收到地址后，开始向主机端发送数据。当主机接收到这些数据后，会产生“EV7”事件， SR1 寄存器的 RXNE 被置 1，表示接收数据寄存器非空，我们读取该寄存器后，可对数据寄存器清空，以便接收下一次数据。此时我们可以控制 I2C 发送应答信号 (ACK) 或非应答信号(NACK)，若应答，则重复以上步骤接收数据，若非应答，则停止传输；
    4. 发送非应答信号后，产生停止信号 §，结束传输。在发送和接收过程中，有的事件不只是标志了我们上面提到的状态位，还可能同时标志主机状态
      之类的状态位，而且读了之后还需要清除标志位，比较复杂。我们可使用 STM32 标准库函数来直接检测这些事件的复合标志，降低编程难度。

    3、 I2C 初始化结构体详解

    跟其它外设一样， STM32 标准库提供了 I2C 初始化结构体及初始化函数来配置 I2C 外设。初始化结构体及函数定义在库文件“stm32f10x_i2c.h”及“stm32f10x_i2c.c”中。

    typedef struct {
 uint32_t I2C_ClockSpeed; /*!< 设置 SCL 时钟频率，此值要低于 400000*/
 uint16_t I2C_Mode; /*!< 指定工作模式，可选 I2C 模式及 SMBUS 模式 */
 uint16_t I2C_DutyCycle; /* 指定时钟占空比，可选 low/high = 2:1 及 16:9 模式
*/
 uint16_t I2C_OwnAddress1; /*!< 指定自身的 I2C 设备地址 */
 uint16_t I2C_Ack; /*!< 使能或关闭响应 (一般都要使能) */
 uint16_t I2C_AcknowledgedAddress; /*!< 指定地址的长度，可为 7 位及 10 位 */
 } I2C_InitTypeDef;

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    这些结构体成员说明如下，其中括号内的文字是对应参数在 STM32 标准库中定义的宏：

    1. I2C_ClockSpeed
      本成员设置的是I2C 的传输速率，在调用初始化函数时，函数会根据我们输入的数值经过运算后把时钟因子写入到 I2C 的时钟控制寄存器 CCR。而我们写入的这个参数值不得高于 400KHz。实际上由于 CCR 寄存器不能写入小数类型的时钟因子，影响到 SCL 的实际频率可能会低于本成员设置的参数值，这时除了通讯稍慢一点以外，不会对 I2C 的标准通讯造成其它影响。
    2. I2C_Mode
      本成员是选择 I2C 的使用方式，有 I2C 模式 (I2C_Mode_I2C) 和 SMBus主、从模式
      (I2C_Mode_SMBusHost、 I2C_Mode_SMBusDevice) 。 I2C 不需要在此处区分主从模式，直接设置 I2C_Mode_I2C 即可。
    3. I2C_DutyCycle
      本成员设置的是 I2C 的 SCL 线时钟的占空比。该配置有两个选择，分别为低电平时间比高电平时间为 2： 1 (I2C_DutyCycle_2) 和 16： 9 (I2C_DutyCycle_16_9) 。其实这两个模式的比例差别并不大，一般要求都不会如此严格，这里随便选就可以。
    4. I2C_OwnAddress1
      本成员配置的是 STM32 的 I2C 设备自己的地址，每个连接到 I2C 总线上的设备都要有一个自己的地址，作为主机也不例外。地址可设置为 7 位或 10 位 (受下面 I2C_AcknowledgeAddress 成员决定)，只要该地址是 I2C 总线上唯一的即可。STM32 的 I2C 外设可同时使用两个地址，即同时对两个地址作出响应，这个结构成员I2C_OwnAddress1 配置的是默认的、 OAR1 寄存器存储的地址，若需要设置第二个地址寄存器OAR2，可使用I2C_OwnAddress2Config 函数来配置， OAR2 不支持 10 位地址，只有 7 位。
    5. I2C_Ack_Enable
      本成员是关于 I2C 应答设置，设置为使能则可以发送响应信号。本实验配置为允许应答 (I2C_Ack_Enable) ，这是绝大多数遵循 I2C 标准的设备的通讯要求，改为禁止应答(I2C_Ack_Disable) 往往会导致通讯错误。
    6. I2C_AcknowledgeAddress
      本成员选择 I2C 的寻址模式是 7 位还是 10 位地址。这需要根据实际连接到 I2C 总线上设备的地址进行选择，这个成员的配置也影响到 I2C_OwnAddress1 成员，只有这里设置成 10 位模式时，I2C_OwnAddress1 才支持 10 位地址。配置完这些结构体成员值，调用库函数 I2C_Init 即可把结构体的配置写入到寄存器中。

    4、 软件设计

    1. 配置通讯使用的目标引脚为开漏模式；

    2. 使能 I2C 外设的时钟；

    3. 配置 I2C 外设的模式、地址、速率等参数并使能 I2C 外设；

    4. 编写基本 I2C 按字节收发的函数；

    硬件IIC

    iic.c

    #include "iic.h"
#include "stm32f10x_i2c.h"
#include 
#include "stdio.h"

static __IO uint32_t  I2CTimeout = I2CT_LONG_TIMEOUT;

static uint32_t  I2C_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode);

//iic初始化
void I2C_Configuration(void)
{
	I2C_InitTypeDef  I2C_InitStructure;
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; 

	I2C_APBxClock_FUN(I2C_CLK,ENABLE);
	I2C_GPIO_APBxClock_FUN(I2C_GPIO_CLK,ENABLE);

	/*STM32F103C8T6芯片的硬件I2C: PB6 -- SCL; PB7 -- SDA */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  I2C_SCL_PIN | I2C_SDA_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;//I2C必须开漏输出
	GPIO_Init(I2C_PORT, &GPIO_InitStructure);

	I2C_DeInit(I2Cx);//使用I2C1
	I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
	I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
	I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = I2Cx_OWN_ADDRESS;//主机的I2C地址,随便写的
	I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
	I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
	I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = I2C_Speed;//400K

	I2C_Cmd(I2Cx, ENABLE);
	I2C_Init(I2Cx, &I2C_InitStructure);
}

void I2C_WriteByte(uint8_t addr,uint8_t data)
{

    while(I2C_GetFlagStatus(I2Cx, I2C_FLAG_BUSY));
	
	I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);//开启I2C1
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));/*EV5,主模式*/

	I2C_Send7bitAddress(I2C1, I2C_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);//器件地址 -- 默认0x78
	while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

	I2C_SendData(I2C1, addr);//寄存器地址
	while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

	I2C_SendData(I2C1, data);//发送数据
	while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
	
	I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);//关闭I2C1总线
}


/**
  * @brief   写一个字节到I2C设备中
  * @param
  *		@arg pBuffer:缓冲区指针
  *		@arg Cmd_or_Data:写地址(数据、命令)
  * @retval  正常返回1，异常返回0
  */
uint8_t Write_Byte(u8 Cmd_or_Data,u8 pBuffer)
{
    //总线忙标志位
    while(I2C_GetFlagStatus(I2Cx, I2C_FLAG_BUSY));
	
	/* 发送参数条件 */
	I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE);
	
    I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;

    /* EV5,主模式*/
    while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
    {
        if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(0);
    }

    /* 器件地址 -- 默认0x78*/
    I2C_Send7bitAddress(I2Cx, I2C_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);

    I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    /* 测试EV6并清除它*/
    while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))
    {
        if((I2CTimeout--) == 0) 
					return I2C_TIMEOUT_UserCallback(1);
    }

    /* 寄存器地址*/
    I2C_SendData(I2Cx, Cmd_or_Data);
    //发送命令还是发送数据，命令0x00,数据0x40
    I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;
    /* 测试EV8并清除它 */
    while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
    {
        if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(2);
    }

    /* 发送数据*/
    I2C_SendData(I2Cx, pBuffer);

    I2CTimeout = I2CT_FLAG_TIMEOUT;

    /*测试EV8并清除它*/
    while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
    {
        if((I2CTimeout--) == 0) return I2C_TIMEOUT_UserCallback(3);
    }
    /* 关闭I2C1总线 */
    I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);

    return 1; //正常返回1
}


void WriteCmd(unsigned char I2C_Command)//写命令
{
	Write_Byte(0x00, I2C_Command);
}

void WriteDat(unsigned char I2C_Data)//写数据
{
	Write_Byte(0x40, I2C_Data);
}


static  uint32_t  I2C_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode)
{
    ERROR("I2C 等待超时!errorCode = %d",errorCode);
    return 0;
}


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    iic.h

    #ifndef _IIC_H
#define _IIC_H

#include "stm32f10x.h"

/**************************I2C参数定义，I2C1或I2C2********************************/
#define             I2Cx                          I2C1
#define             I2C_APBxClock_FUN             RCC_APB1PeriphClockCmd
#define             I2C_CLK                       RCC_APB1Periph_I2C1
#define             I2C_GPIO_APBxClock_FUN        RCC_APB2PeriphClockCmd
#define             I2C_GPIO_CLK                  RCC_APB2Periph_GPIOB
#define             I2C_PORT                      GPIOB
#define             I2C_SCL_PIN                   GPIO_Pin_6
#define             I2C_SDA_PIN                   GPIO_Pin_7

/* STM32 I2C 快速模式 */
#define 		    I2C_Speed      		          400000  //*

/* 这个地址只要与STM32外挂的I2C器件地址不一样即可 */
#define 		    I2Cx_OWN_ADDRESS              0X30

#define				I2C_ADDRESS    			      0X78


/*等待超时时间*/
#define I2CT_FLAG_TIMEOUT         ((uint32_t)0x1000)
#define I2CT_LONG_TIMEOUT         ((uint32_t)(10 * I2CT_FLAG_TIMEOUT))

/*信息输出*/
#define DEBUG_ON         1

#define INFO(fmt,arg...)           printf("<<--INFO->> "fmt"\n",##arg)
#define ERROR(fmt,arg...)          printf("<<--ERROR->> "fmt"\n",##arg)
#define DEBUG(fmt,arg...)          do{\
                                          if(DEBUG_ON)\
                                          printf("<<--DEBUG->> [%d]"fmt"\n",__LINE__, ##arg);\
                                          }while(0)


void I2C_Configuration(void);
uint32_t  I2C_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode);
uint8_t  Write_Byte(u8 Cmd_or_Data,u8 pBuffer);
void WriteCmd(unsigned char I2C_Command);//写命令
void WriteDat(unsigned char I2C_Data);//写数据
#endif


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    模拟IIC

    切记尽量避免使用PB3、PB4，具体看stm32f103c8t6使用PB3和PB4做普通GPIO使用时发现异常

    iic.c

    #include "iic.h"
#include "delay.h"

//初始化IIC
void IIC_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	/* 打开GPIO时钟 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;/* 开漏输出 */
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    /* 给一个停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式 */

    IIC_SCL=1;
    IIC_SDA=1;
}



//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_SCL=0;
    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);
}
//等待应答信号到来
//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;
}
//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;
}
//不产生ACK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;
}
//IIC发送一个字节
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); 
        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_Ack();//发送ACK
	else
			IIC_NAck(); //发送NACK   
	return receive;
}


//IIC连续写
void IIC_WriteBytes(u8 WriteAddr,u8* data,u8 dataLength)
{
    u8 i;
    IIC_Start();

    IIC_Send_Byte(WriteAddr);	    //发送写命令
    IIC_Wait_Ack();

    for(i=0; i<dataLength; i++)
    {
        IIC_Send_Byte(data[i]);
        IIC_Wait_Ack();
    }
    IIC_Stop();//产生一个停止条件
    Delay_ms(10);
}
//IIC连续读
void IIC_ReadBytes(u8 deviceAddr, u8 writeAddr,u8* data,u8 dataLength)
{
    u8 i;
    IIC_Start();

    IIC_Send_Byte(deviceAddr);	    //发送读命令
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Send_Byte(writeAddr);
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Send_Byte(deviceAddr|0X01);//进入接收模式
    IIC_Wait_Ack();

    for(i=0; i<dataLength-1; i++)
    {
        data[i] = IIC_Read_Byte(1); //发送应答信号
    }
    data[dataLength-1] = IIC_Read_Byte(0);//停止读发送不应答
    IIC_Stop();//产生一个停止条件
    Delay_ms(10);
}

void IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8* data)
{
    IIC_Start();

    IIC_Send_Byte(daddr);	   //发送读命令
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Send_Byte(addr);//发送地址
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Start();
    IIC_Send_Byte(daddr|0X01);//进入接收模式
    IIC_Wait_Ack();
    *data = IIC_Read_Byte(0);
    IIC_Stop();//产生一个停止条件
}

void IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data)
{
    IIC_Start();

    IIC_Send_Byte(daddr);	    //发送写命令
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Send_Byte(addr);//发送地址
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Send_Byte(data);     //发送字节
    IIC_Wait_Ack();
    IIC_Stop();//产生一个停止条件
    Delay_ms(10);
}



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    iic.h（注意IO方向设置）

    #ifndef _IIC_H
#define _IIC_H

#include "sys.h"


//IO方向设置
/*
CRL(引脚的0-7脚)　CRH(引脚的8-16脚)

0X0FFFFFFF=0000 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111          即为第7引脚－〉PB7

(u32)8 为控制模式 ，转为二进制：1000意思就是Input模式, Input pull-up 即输出模式！！！(i2c一般固定是8)

<<28 左移28位  即将上面 0X0FFFFFFF=0000 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111  左移28 直到0000 位.

(u32)3   3换成2进制是0011, 结合上面的就是00就是outpu的push-pull, 11表示速度是50MHz

*/
#define SDA_IN() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;}
#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;}

//IO操作函数
#define IIC_SCL    PBout(6) //SCL
#define IIC_SDA    PBout(7) //SDA	 
#define READ_SDA   PBin(7)  //输入SDA 

//IIC所有操作函数
void IIC_Init(void);                //初始化IIC的IO口
void IIC_Start(void);				//发送IIC开始信号
void IIC_Stop(void);	  			//发送IIC停止信号
void IIC_Send_Byte(u8 txd);			//IIC发送一个字节
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节
u8 IIC_Wait_Ack(void); 				//IIC等待ACK信号
void IIC_Ack(void);					//IIC发送ACK信号
void IIC_NAck(void);				//IIC不发送ACK信号

void IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
void IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8* data);

void IIC_WriteBytes(u8 WriteAddr,u8* data,u8 dataLength);
void IIC_ReadBytes(u8 deviceAddr, u8 writeAddr,u8* data,u8 dataLength);
#endif


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    IIC代码文件

    链接：https://pan.baidu.com/s/1uxNszZKhz7FEMclhsbfUbw 提取码：0000

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_55999942/article/details/126316990