iic协议由飞利浦公司开发，是非常常用的一种通信协议，拥有两条总线的他支持多个设备共用同一条总线。常用于oled屏幕的外设驱动和手机PD协议通信中。了解和掌握iic协议是十分有必要的。
1.IIC概念
1.1 IIC的两条线和协议细节
双向两线制，同步半双工
1.1.1 三种速率模式
标准模式 100kbps
快速模式 400kbps
高速模式 3.4Mbps
不占用总线，上拉电阻把总线拉成高电平。
一般使用开漏模式而不是用推挽输出的原因是，避免多设备间冲突（多个设备共用同一条主线，如果有高有低，就会造成冲突），实现多主仲裁。
1.1.2协议细节
起始信号：SCL保持高电平，SDA下降沿（电平由高到低变换）
数据位：SCL保持高电平，SDA维持稳定。
终止信号：SCL保持高电平，SDA上升沿（电平由低到高变换）
确认信号：IIC以字节为单位传输数据，每传输一个字节，都要向发送方发送一个确认信号。ACK NACK
数据的有效性：SDA高低电平在SCL时钟信号是低电平时才能改变，SDA线上的数据必须在SCL高电平周期保持稳定。
响应：接收方发送数据后要给发送方响应，应答响应和非应答响应。
应答响应ACK：给发送方一个低电平，非应答响应NACK：给发送方一个高电平。
2. iic案例1：软件模拟IIC
2.1 EEPROM
型号：M24C02
M24C02的scl和sda与stm32的iic引脚相连，结合上拉电阻，构成IIC总线，通过iic进行交互。
eeprom芯片的设备地址一共七位，高四位固定1010，低三位则由E3/E2/E1信号线决定eeprom的设备地址。
R/W是读写方向控制位，与地址无关。
从设备7位地址+读写控制位
1 0 1 0 E3 E2 E1 R/W
2.2操作时序图
2.2.1单字节写入
写入一个字节，一个字节一个字节的写入。
start 从设备地址+写操作位 ACK 写入字节地址 ACK 写入字节 ACK stop
2.2.2单字节读出
读出一个字节时序：
start 从设备地址+写操作位 ACK 写入字节地址 ACK start 从设备地址+读操作位 ACK 读字节 NACK(不应答，发送方就不会继续发) stop
单次写入多个字节时序：
start 从设备地址+写操作位 ACK 写入字节地址 ACK 写入字节1 ACK 写入字节2 ACK ····写入字节N ACK stop
多字节写入叫页写，页写一次最多写入16个字节。超过16个字节，eeprom会重新第一个字节覆盖写入。
读的时候，要写一个字节再读一个字节，这叫假写真读。写的字节是地址，真正读的是数据。读字节没有限制，可以读取任意多个。
假写真读多个字节序：发start信号 设备地址+写操作位 ACK 写入内部地址 ACK 发start信号 设备地址加读操作位 ACK 读字节1 ACK 读字节2 ACK... 读字节N NO NACK STOP信号
2.3 代码实战IIC
软件模拟IIC，通过向EEPROM发送一段数据，再读取出来，最后发送到串口，核对是否读写正确。
复制上一个项目文件夹，重命名为iic_software_register,意为iic软件模拟寄存器写法。
删除几个文件，只留下基本文件start,user,hardware和keil源文件.在hardware中添加文件夹IIC，新建两个文件iic.c和iic.h。
涉及到读写的EEPROM放到interface,建立两个文件m24c02.h,m24c02.c。
在keil里面将.c文件和.h文件路径添加到位。
关联vscode:
这是寄存器写法，用了PB10,PB11两个引脚。
通信过程：
在．ｈ文件里写预处理函数和函数名。
加上重定向函数，方便打印看结果。
2.3.1 iic初始化配置
//初始化
void I2C_Init(void)
{
//1.配置时钟
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;
//2.GPIO配置，PB10\PB11通用开漏输出，MODE-11,CNF-01
GPIOB->CRH|=(GPIO_CRH_MODE10|GPIO_CRH_MODE11);
GPIOB->CRH&=~(GPIO_CRH_CNF10_1|GPIO_CRH_CNF11_1);
GPIOB->CRH|=(GPIO_CRH_CNF10_0|GPIO_CRH_CNF11_0);
}2.3.2 IIC时序
（1)起始信号 SCL处于高电平，SDA下降沿，先拉高后拉低
//主机发出起始信号
void I2C_Start(void)
{
//1.拉高SCL/SDA
SCL_HIGH;
SDA_HIGH;
I2C_DELAY;
//2.拉低SDA，产生下降沿
SCL_LOW;
I2C_DELAY;
}(2)SDA低，SCL高，SDA上升沿
//主机发出停止信号
void I2C_Stop(void)
{
//1.拉高SCL,拉低SDA
SCL_HIGH;
SDA_LOW;
I2C_DELAY;
//2.拉高SDA，产生上升沿
SDA_HIGH;
I2C_DELAY;
} （3）接收应答非应答信号
《1》拉高SDA,拉低SCL，等待SDA反转
《2》SDA拉低，翻转数据，输出应答信号
《3》SCL拉高，保持SDA信号，做数据采样
《4》SCL拉低，数据采样结束
《5》SDA拉高，应答输出结束，释放SDA
cpp
//主机发送应答/非应答信号
void I2C_ACK(void)
{
//1.拉高SDA/拉低SCL，准备反转SDA
SDA_HIGH;
SCL_LOW;
I2C_DELAY;
//《2》SDA拉低，翻转数据，输出应答信号
SDA_LOW;
I2C_DELAY;
//《3》SCL拉高，保持SDA信号，做数据采样
SCL_HIGH;
I2C_DELAY;
//《4》SCL拉低，数据采样结束
SCL_LOW;
I2C_DELAY;
//《5》SDA拉高，应答输出结束，释放SDA总线
SDA_HIGH;
I2C_DELAY;
}（4）接收非应答
//1.拉低SCL，拉高SDA，准备发送非应答信号
//2.保持SDA,拉高SCL信号，做数据采样
//3.保持SDA，拉低SCL，数据采样结束
cpp
void I2C_NACK(void)
{
//1.拉低SCL，拉高SDA，准备发送非应答信号
SCL_LOW;
SDA_HIGH;
I2C_DELAY;
//2.保持SDA,拉高SCL信号，做数据采样
SCL_HIGH;
I2C_DELAY;
//3.保持SDA，拉低SCL，数据采样结束
SCL_LOW;
I2C_DELAY;
}(5）
//主机从SDA读取响应信号，等待应答
uint8_t I2C_Wait4ACK(void)
{
//1.拉高SDA/拉低SCL，准备反转SDA
SDA_HIGH;
SCL_LOW;
I2C_DELAY;
//2.SCL拉高，保持SDA信号，做数据采样
SCL_HIGH;
I2C_DELAY;
//3.读取SDA上的电平
uint8_t ack=READ_SDA;
//4.SCL拉低，数据采样结束
SCL_LOW;
I2C_DELAY;
return ack?NACK:ACK;
}（6）
//主机发送一个字节
void I2C_SendByte(uint8_t byte)
{
for(uint8_t i=0;i<8;i++)
{
//1.SCL拉低，等待可能的反转SDA信号，准备发送数据
SCL_LOW;
I2C_DELAY;
//2.将要发送的位传到SDA上，MSB先行
if(byte&0x80)// 10000000 取最高位
{
SDA_HIGH;
}
else
{
SDA_LOW;
}
I2C_DELAY;
//3.SCL拉高，保持SDA信号，让从设备做数据采样
SCL_HIGH;
I2C_DELAY;
//4.SCL拉低，数据采样结束
SCL_LOW;
I2C_DELAY;
//5.左移一位，为下一次发送做准备
byte<<=1;
}
}
//主机从SDA读取一个字节
uint8_t I2C_ReadByte(void)
{
//定义变量，用来保存读取的字节
uint8_t data=0;
for (size_t i = 0; i < 8; i++)
{
//1.拉高SDA，拉低SCL,释放SDA总线
SDA_HIGH;
SCL_LOW;
I2C_DELAY;
//2.SCL拉高，保持SDA信号，做数据采样
SCL_HIGH;
I2C_DELAY;
//3.先左移一位，为下次接收做准备
data<<=1;
//4.读取SDA上的电平,放到数据的最低位
if (READ_SDA)
{
data|=0x01;
}
//5.SCL拉低，数据采样结束
SCL_LOW;
I2C_DELAY;
}
}2.4 接口层
.h文件
2.4.1 初始化
接口层没有什么可以初始化的，只要收发逻辑完成即可，因此只要IIC初始化即可。
2.4.2 写入字节，字写和页写
2.4.3 读取字节
假写真读的过程
连续多个字节读取
//连续读取多个字节（连续读）
void M24C02_ReadBytes(uint8_t innerAddr, uint8_t *bytes, uint8_t size)
{
//1.发出开始信号
I2C_Start();
//2.发送写地址(假写)
I2C_SendByte(W_ADDR);
//3.等待应答
I2C_Wait4ACK();
//4.发送内部地址
I2C_SendByte(innerAddr);
//5.等待应答
I2C_Wait4ACK();
//6.发出开始信号
I2C_Start();
//7.发送读地址（真读）
I2C_SendByte(R_ADDR);
//8.等待应答
I2C_Wait4ACK();
for (uint8_t i = 0; i < size; i++)
{
//9.循环读取一个字节的数据
bytes[i]= I2C_ReadByte();
//10.如果没结束，发送一个应答；如果最后一个，就给非应答
if(i<size-1)
{
I2C_ACK();
}
else
{
I2C_NACK();
}
}
//11.发送结束信号
I2C_Stop();
return bytes;
}之前未考虑到，写入和读取字节，EEPROM有自己的耗时，需要5ms.在之前的代码中自行添加。
2.4.4 应用测试：读取单字节
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "m24c02.h"
int main(void)
{
//1.初始化
USART_Init();
M24C02_Init();
printf("WO SHI CHINESE!\n");
//2.写入单个字符
M24C02_WriteByte(0x00,'a');
M24C02_WriteByte(0x01,'b');
M24C02_WriteByte(0x02,'c');
//3.读取单个字符
uint8_t byte1=M24C02_ReadByte(0x00);
uint8_t byte2=M24C02_ReadByte(0x01);
uint8_t byte3=M24C02_ReadByte(0x02);
//4.串口输出打印
printf("byte1=%c\n",byte1);
printf("byte2=%c\n",byte2);
printf("byte3=%c\n",byte3);
while(1)
{
}
}
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "m24c02.h"
#include <string.h>
int main(void)
{
//1.初始化
USART_Init();
M24C02_Init();
printf("WO SHI CHINESE!\n");
//2.写入单个字符
M24C02_WriteByte(0x00,'a');
M24C02_WriteByte(0x01,'b');
M24C02_WriteByte(0x02,'c');
//3.读取单个字符
uint8_t byte1=M24C02_ReadByte(0x00);
uint8_t byte2=M24C02_ReadByte(0x01);
uint8_t byte3=M24C02_ReadByte(0x02);
//4.串口输出打印
printf("byte1=%c\n",byte1);
printf("byte2=%c\n",byte2);
printf("byte3=%c\n",byte3);
//5.页写
M24C02_WriteBytes(0x00,"123456",6);
//6.读取多个字符
uint8_t buff[50];
M24C02_ReadBytes(0x00,buff,6);
//7.串口输出打印
printf("buff=%s\n",buff);
//清除缓冲区
memset(buff,0,sizeof(buff));
//长度超出16的页写
M24C02_WriteBytes(0x00,"1234567890123456",20);//如果从0X05开始读，就可以读到尾
M24C02_ReadBytes(0x00,buff,20);
printf("buff=%s\n",buff);
while(1)
{
}
}