江科大STM32入门——IIC通信笔记总结

wx：嵌入式工程师成长日记

（一）简介

STM32内部集成了硬件I2C收发电路，可以由硬件自动执行 时钟生成、起始终止条件生成、应答位收发、数据收发等功能，减轻CPU的负担
支持多主机
支持7位/10位地址模式
支持不同的通讯速度，标准速度(高达100 kHz)，快速(高达400 kHz)
支持DMA

多主机模式下，两个主机同时通讯占用总线就要发起总线仲裁。可变多主机模式，所有设备一视同仁，谁想当主机谁就站出来。

关于I2C地址，可以通过修改低位可变地址部分来避免地址冲突，也可以另外再开辟I2C总线，比较容易解决。

SCL：串行时钟线，传输CLK信号，一般是主设备向从设备提供；

SDA：串行数据线，传输通信数据 I2C使用一个7bit的设备地址，一组总线最多和112个节点通信。最大通信数受限于地址空间及400pF的总线电容。

I2C总线广泛应用在 EEPROM 、 实时时钟 、 LCD 及其他芯片的接口。

I2C允许相当大的工作电压范围，典型的电压基准为：+3.3V或+5V。

常见的I2C总线以 传输速率 的不同分为不同的模式：标准模式（100Kbit/s）、低速模式（10Kbit/s）、快速模式（400Kbit/s）、高速模式（3.4Mbit/s），时钟频率可以被下降到零，即暂停通信。

（二）I2C框图

核心部分是数据寄存器和移位寄存器：

当我们需要发送数据时，可以把一个字节数据写到数据寄存器DR，这个数据寄存器的值就会进一步转到移位寄存器里，在移位的过程中，就可以把下一个数据放到数据寄存器里等着了，一但前一个数据移位完成，下一个数据就可以无缝衔接，继续发送。其中数据寄存器转到移位寄存器时候，就会置状态寄存器的TXE位为1，表示发送数据寄存器为空。
当我们需要接收时候，也是输入的数据一位一位的，从引脚移入到移位寄存器里，当一个字数据具收齐后，数据整体从移位寄存器转移到数据寄存器，同时置标志位RXNE，表示接收数据寄存器非空。这时候就可以把数据读出来了。

（三）I2C基本结构

（四）硬件I2C操作流程

1、主机发送

7位地址起始条件后的一个字节是寻址 ，10位地址起始条件后的两个字节都是寻址；STM32默认从模式，将硬件标志位置位，会因此转成主模式，表示有数据要发。

2、主机接收

设备地址:用于表示外设在总线上的唯一性,也就是同一个I2C总线上，不同的外设具有唯一的。

一个设备地址，也就是如果CPU要想访问某个外设，CPU只需向总线上发送这个外设的设备地址即可设备地址的有效位数为7位或者10位(极其少见)，设备地址不包含读写位。

设备地址通常是7位

7bit设备地址 + 1bit读写位

起始位（S）：在SCL为高电平时，SDA由高电平变为低电平。

结束位（P）：在SCL为高电平时，SDA由低电平变为高电平。

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

起始和结束信号：

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void IIC_Start(void){    SDA_OUT();//输出模式    IIC_SCL = 1;    IIC_SDA = 1;    delay_us(4);    IIC_SDA = 0;    delay_us(4);    IIC_SCL = 0;}

void IIC_Stop(void){    SDA_OUT();//SDA线输出模式    IIC_SCL = 0;    IIC_SDA = 0;    delay_us(4);    IIC_SCL = 1;    IIC_SDA = 1;    delay_us(4);}

发送字节：

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void IIC_Send_Byte(u8 txd){    u8 t;    SDA_OUT();    IIC_SCL = 0; //拉低时钟    for(t = 0; t < 8; t++){        if((txd&0x80)>>7){            IIC_SDA = 1;        }else{            IIC_SDA = 0;        }        txd <<=1; //左移7位后，拿到数据，右移1位，保证高位永远是高位        delay_us(2);        IIC_SCL = 1;        delay_us(2);        IIC_SCL = 0;//高电平期间数据保持不变        delay_us(2); //数据有效性    }}

接收字节：

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void 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;}

应答信号：

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void IIC_NAck(void){    SDA_OUT();//sda线输出模式    IIC_SCL = 0;    IIC_SDA = 1;    delay_us(2);    IIC_SCL = 1;    delay_ms(2);    IIC_SCL = 0;}

void IIC_Ack(void){    SDA_OUT();//SDA线输出模式    IIC_SCL = 0;    IIC_SDA = 0;    delay_us(2);    IIC_SCL = 1;    delay_ms(2);    IIC_SCL = 0;}

应答(ACK)：

I2C数据以字节（即8bits）为单位传输，每个字节传输完后都会有一个ACK应答信号。应答信号的时钟是由主设备产生的。

当采集IIC上的数据时，其时钟线SCL必须是高电平且SDA的数据必须保持稳定不变

在SCL为低电平的时候，SDA上的数据可以进行跳变

每8bit数据传输结束，需要一个ACK

起止信号都由MASTER发出，而ACK则可能由MASTER或者SLAVE来发出

（五）IIC传输流程

针对SCL低放高取：