STM32——I2C通讯(软件模拟)

I2C概念

I2C:Inter-Integrated Circuit（内部集成电路）

Philps公司80年代初期开发的，引脚少，硬件实现简单，可扩展性广泛地使用在系统内多个集成电路（IC）间的低速通讯

简单的双向两线制总线协议标准，支持同步串行半双工通讯。

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，目前大多I2C设备尚不支持高速模式。

物理层

SCL：串行时钟总线，用于数据收发同步

SDA：串行数据总线，用高低电平表示数据

可连接多个IC通讯设备，支持一主多从也支持多主多从

每个设备都有唯一的地址，主机通过这个地址与从机通信

总线通过上拉电阻接到电源。设备空闲时，输出高阻态，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

协议层

位传输 作为串行通信，是按照位进行传输，一般是高位先行
起始信号 当SCL是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换。
停止信号 当SCL是高电平时，SDA线从低电平向高电平切换

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//起始信号
void iic_start(void)
{
/* SCL为高电平期间，SDA从高电平往低电平跳变*/
IIC_SDA(1);
IIC_SCL(1);
iic_delay();
IIC_SDA(0);
iic_delay();
IIC_SCL(0)；
iic_delay()；/*钳住总线，准备发送/接收数据
}

//结束信号
void iic_stop (void)
/* SCL为高电平期间,SDA从低电平往高电平跳变*/
IIC_SDA(0);
iic_delay();
IIC_SCL(1);
iic_delay();
IIC_SDA(1);/*发送总线停止信号*/
iic_delay();
}

传输地址 主机通过SDA信号线发送设备地址（SLAVE_ADDRESS）来查找从机

PC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/W），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。

数据的有效性

SDA高或低电平状态只有在SCL时钟信号是低电平时才能改变

SDA线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定

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//发送一个字节
void iic_send_byte (uint8_t data)
{
    for(uint8_t t = 0; t < 8; t++)
    {
        /*高位先发*\
        IIC_SDA((data &0x80)>> 7);
        iic_delay();
        IIC_SCL(1);
        iic_delay();
        IIC_SCL(0);
        data<<=1；/* 左移1位用于下一次发送
    }
    IIC_SDA（1）；/*发送完成，主机释放SDA线*
}



//读取一个字节数据
uint8_t iic_read_byte(uint8_t ack) /* 1:ack 0:nack*/
{
    uint8_t receive = 0;
    for(uint8_t t = 0; t < 8; t++)
        {
            /*高位先输出，先收到的数据位要左移*
            receive <<= 1;
            IIC_SCL(1);
            iic_delay();
            if(IIC_READ_SDA) receive++;
            IIC_SCL(0);
            iic_delay();
        }
    if(!ack) iic_nack();
    else iic_ack() ;
    return receive;
}

响应

接收方接收到数据后，有两种响应

1.应答响应。给发送方一个低电平

2.非应答响应。给发送方一个高电平

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//等待应答
uint8_t iic_wait_ack<(void)）/* return 1:fail 0:succeed*/
{
    IIC_SDA(1);/*主机释放SDA线*
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);/*从机返回ACK*/
    iic_delay();
    if（IIC_READ_SDA）/* SCL高电平读取SDA状态*/
        {
            iic_stop();/*SDA高电平表示从机nack*/
            return 1;
        }
    IIC_SCL(0)；/*SCL低电平表示结束ACK检查*/
    iic_delay();
    return 0;
}


//发送应答
void iic_ack(void)
{
    IIC_SCL(0)
    iic_delay();
    IIC_SDA(0)；/*数据线为低电平，表示应答
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);
    iic_delay();
}

//发送非应答
void iic_ack(void)
{
    IIC_SCL(0)
    iic_delay();
    IIC_SDA(1)；/*数据线为高电平，表示非应答
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);
    iic_delay();
}