STM32学习（MCU控制）（I2C 模拟）

文章目录

- IIC
- - - [1. IIC](#1. IIC)
    - - [1.1 IIC or I2C 概述](#1.1 IIC or I2C 概述)
      - [1.2 IIC 特征](#1.2 IIC 特征)
      - [1.3 IIC 数据帧分析](#1.3 IIC 数据帧分析)
      - [1.4 起始位和停止位](#1.4 起始位和停止位)
      - [1.5 IIC 数据传递 0 和 1](#1.5 IIC 数据传递 0 和 1)
      - [1.6 读写标志位](#1.6 读写标志位)
      - [1.7 应答信号](#1.7 应答信号)
      - [1.8 寄存器地址数据内容](#1.8 寄存器地址数据内容)
      - [1.9 数据内容【发送/写操作】到 IIC 中](#1.9 数据内容【发送/写操作】到 IIC 中)
      - [1.10 读取数据操作数据帧内容](#1.10 读取数据操作数据帧内容)
      - [1.11 IIC 协议核心内容总结](#1.11 IIC 协议核心内容总结)
    - [2. IIC 操作 EEPROM 存储设备](#2. IIC 操作 EEPROM 存储设备)
    - - [2.1 EEPROM 设备概述](#2.1 EEPROM 设备概述)
      - [2.2 24C02 芯片](#2.2 24C02 芯片)
      - [2.3 24C02 存储芯片原理图分析](#2.3 24C02 存储芯片原理图分析)
      - [2.4 补充 GPIO BSRR 和 BRR 寄存器使用](#2.4 补充 GPIO BSRR 和 BRR 寄存器使用)
      - [2.5 I2C 头文件内容](#2.5 I2C 头文件内容)
      - [2.6 myiic.c 代码实现](#2.6 myiic.c 代码实现)

IIC

1. IIC

1.1 IIC or I2C 概述

IIC（Inter-Integrated Circuit）中文全称为集成电路总线，是由飞利浦公司（现恩智浦 NXP）在1980年代开发的一种简单、双向、二线制、同步串行通信总线。

它主要用于连接同一块电路板上的各个集成电路（IC），让芯片之间能够以低速、短距离的方式进行通信，因其设计简洁、占用引脚少而被广泛应用。

访问传感器

这是IIC最经典的应用。许多小型、低功耗的传感器都采用IIC接口与主控制器（如MCU）通信。

温度/湿度传感器：如 SHT30, SHT40

加速度计/陀螺仪：如 MPU-6050（同时集成了3轴加速度计和3轴陀螺仪）

磁力计：如 QMC5883L（电子罗盘）

气压计：如 BMP280

光强度传感器：如 BH1750

控制执行器或驱动芯片

LED驱动芯片：如控制LED点阵屏或背光亮度的芯片（MAX7219, PCA9685舵机驱动板）。

IO扩展芯片：当MCU的GPIO口不够用时，可以使用IIC接口的芯片来扩展输入输出口（如 PCF8574）。

音频编码/解码芯片：许多编解码芯片（Codec）支持IIC接口进行配置。

访问存储器

一些小容量、用于存储配置参数或数据的非易失性存储器也使用IIC接口。

EEPROM：如 24C02, 24C64 等系列芯片，用于存储设备参数、校准数据等。

与实时时钟（RTC）通信

实时时钟芯片负责在系统断电时继续计时，通常通过IIC接口被主CPU读取或设置时间。

常用芯片： DS1307, PCF8563

1.2 IIC 特征

特性	描述
优点	引脚极少（2线），协议简单，支持多主多从，有硬件应答机制，业界支持广泛，成本低。
缺点	速度较慢（相对于SPI），通信距离短（通常限于同一板卡），软件实现较复杂（需严格时序），地址冲突可能（7位地址仅128个）。
适用场景	板内IC间的低速、短距离通信，特别是需要连接大量传感器、驱动芯片的嵌入式系统。

1.3 IIC 数据帧分析

起始位【1位】：当前 IIC 触发工作模式

设备地址【7位】：MCU 利用设备地址，选择当前 IIC 总线中，根据当前指定的地址，选择 IIC 总线中的对应设备，当前地址 7位地址，地址范围是0 ~ 127，理论 IIC 支持 128 个设备。

读/写位【1位】：MCU 设备告知当前 IIC 总线，操作的目标设备是执行写入数据操作还是 MCU 读取设备数据内容。

应答信号 ACK ：当前指定 IIC 设备接收到对应 MCU 请求链接之后，明确当前操作形式，给予的应答行为。明确收到应答信号，MCU 和对应 IIC 设备连接完成。

寄存器地址【8位】 ：当前图例对应写入数据操作，寄存器地址对应当前 IIC 设备中指定数据存储设备地址，8 位地址为可以支持的地址范围是 0 ~ 255 ，IIC 设备按照当前协议要求，可以支持的最大数据容量为 256 Byte

应答信号 ACK ：IIC 设备给予明确的应答信号，告示 MCU 收到指定寄存器地址数据

数据 Data【8位】 ：当前写入操作，MCU 将明确的一个字节数据内容发送给 IIC 设备，IIC 设备根据【寄存器地址】 + 【数据】对当前设备中的指定存储器位置进行数据写入操作。

停止位【1位】：当前一次 IIC 操作结束

1.4 起始位和停止位

IIC 是基于 SDA 和 SCL 两根通信完成的数据传递过程

SDA ==> 数据线

SCL ==> 时钟线

IIC 空闲状态

SCL 时钟线处于高电平状态

SDA 数据线在时钟线高电平状态下，同时处于高电平状态。

起始信号 Start

SCL 和 SDA 同时处于高电平状态。

SCL 保持高电平状态的情况下，SDA 进行了【高电平到低电平】跳变

IIC 触发起始信号

停止信号 End

SCL 处于高电平状态，SDA 处于低电平状态

SCL 保持高电平状态的情况下，SDA 进行了【低电平到高电平】跳变

IIC 触发停止信号

1.5 IIC 数据传递 0 和 1

IIC 数据传递 1

SCL 和 SDA 处于同一个**【时钟周期中】**，不存在上升沿或者下降沿跳变，同时处于高电平模式，IIC 数据传递 1 或者逻辑 1

一般情况下 SDA 会在时钟前半个周期就进入到高电平状态，而且是在时钟后半个周期始终保存高电平状态。保证数据传递的完整性，避免 SDA 跳变操作触发起始或者终止信号。

IIC 数据传递 0

SCL 和 SDA 处于同一个**【时钟周期中】**，不存在上升沿或者下降沿跳变，SCL 时钟处于高电平状态，此时 SDA 在整个时钟线周期中，处于低电平状态，IIC 数据传递 0 或者逻辑 0

一般情况下 SDA 会在时钟前半个周期就进入到低电平状态，而且是在时钟后半个周期始终保存低电平状态。保证数据传递的完整性，避免 SDA 跳变操作触发起始或者终止信号

根据数据传递规则，对应的 IIC 时序传递数据图例

1.6 读写标志位

IIC 在发送设备地址时，整个地址数据组成有【7位设备地址】 + 【1 位读取标志】。传递的数据是一个完整的 1 字节

假设当前设备地址对应 101 0000 【对应发送数据的前 7 位】，可以当前地址进行二进制优化 1010 000X

标志数据要求

0 ：表示主设备向从设备进行数据写入【写操作】

1 ：表示主设备从从设备中读取数据【读操作】

假设当前设备地址为 101 0000

IIC 发送 1010 0000 表示写入数据到目标设备 ==> 0xA0

IIC 发送 1010 0001 表示读取目标设备中数据 ==> 0xA1

1.7 应答信号

当主机发送一组数据之后，包括设备地址，寄存器地址... 当前主机设备进入等待状态，从机设备需要响应一个应答数据。

数据发送完毕之后，对应 SDA 拉低，处于低电平状态，在一个时钟周期中，检测到当前 SDA 的电平情况。判断从机的应答状态。

应答信号	SDA 电平情况	对应情况
ACK	0, 低电平	从机明确收到了主机发送的相关数据，应答确认
NACK	1，高电平	从机未收到明确数据，或者设备损坏。

1.8 寄存器地址数据内容

寄存器地址数据依然遵循 IIC 数据传递 0 和 1 的方式。数据支持的范围 0000 0000 ~ 1111 1111

明确当前 IIC 主机操作目标设备中寄存器地址，根据读写标志位不同，可以对当前地址进行写入数据操作或者读取数据操作。

1.9 数据内容【发送/写操作】到 IIC 中

寄存器地址之后，明确收到应答信号

此时进行发送数据内容到目标 IIC 设备，发送数据对应 8 位/ 1 字节，数据内容中的 0 和 1 按照 IIC 的数据传递 1 或者 0 的方式完成

1.10 读取数据操作数据帧内容

读取数据和写入数据数据帧对比

读取数据帧分析

主机到从机操作，利用设备地址找到目标 IIC 设备，同时选择【写入操作】，将目标读取的数据寄存器地址告知 IIC 设备。

重新开始新的 IIC 通信

主机到从机操作，利用设备地址再次找到目标 IIC 设备，此时地址信息中，明确告知操作为**【读取操作】**，指定地址 IIC 设备收到相关的信息内容

从机到主机操作，IIC 设备会将**【之前主机指定寄存器地址】**对应的数据发送给主机，

1.11 IIC 协议核心内容总结

2. IIC 操作 EEPROM 存储设备

2.1 EEPROM 设备概述

EEPROM 概述

EEPROM （也常写作 E²PROM ）是"电可擦除可编程只读存储器"（Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory）的缩写。它是一种非易失性存储器，即使在断电后也能长期保留存储的数据。

顾名思义，它的核心特性是可以通过电信号来擦除和重新编程，这使其在需要频繁修改小量数据的应用中变得不可或缺。

核心特征

非易失性：断电后数据不会丢失。

电可擦除与可编程：无需像老式EPROM那样用紫外线擦除，直接通过电路施加特定电压即可完成擦写操作，非常方便。

字节级擦写 ：这是EEPROM与FLASH存储器的一个关键区别。EEPROM可以按字节（Byte）进行擦除和写入，无需擦除整个扇区。

有限的擦写次数 ：每个存储单元都有擦写寿命周期，通常在 10万次到100万次 之间。超过此限制后，该单元可能变得不可靠或无法使用。

相对较慢的写入速度：写入一个字节通常需要几毫秒（ms）的时间，比RAM和FLASH慢几个数量级。

容量相对较小：由于单元结构复杂（每个晶体管都需要一个额外的控制晶体管），其存储密度低于FLASH，容量通常从几Kbit到几Mbit，远小于现代NAND FLASH。

特性	EEPROM	FLASH
擦除单位	字节	扇区/块（通常为512字节或更大）
写入速度	慢（按字节写）	快（按页写，通常512字节一页）
结构复杂性	高（每个单元有独立选择管）	较低（共享选择管，单元更小）
容量/密度	小（通常KB级到MB级）	大（通常MB级到GB级甚至更大）
成本（每比特）	高	低
主要应用	存储小量、需频繁修改的数据	存储大量、需整体更新的数据（如程序代码、文件）

2.2 24C02 芯片

24C02 是一颗非常经典和常见的串行 EEPROM 芯片，由多家半导体公司（如 Microchip, ON Semiconductor, ST等）生产。其命名规则通常为 24C02，其中 "24" 代表I²C协议家族，"C" 代表系列，"02" 代表容量为 2 Kbit ==> 256 字节。

24C02 核心特性

容量： 2 Kbit 。这相当于 256 字节 (因为 2 * 1024 / 8 = 256)。它的地址范围是 0x00 到 0xFF。

接口： I²C （Inter-Integrated Circuit）串行接口。这是一种两线制协议，极大地节省了微控制器的引脚资源。

SDA：串行数据线，用于双向数据传输。

SCL：串行时钟线，由主设备（通常是MCU）产生。

工作电压：通常兼容宽电压范围，如 1.7V 到 5.5V，使其既能用于3.3V系统也能用于5V系统。

擦写寿命 ：通常为 100万次 擦写循环。

数据保存期 ：通常为 100年。

写保护功能 ：具备一个 WP 引脚。当此引脚接高电平（VCC）时，整个存储器将被写保护，无法被修改，只能读取。当接低电平（GND）时，允许正常读写操作。这是防止数据被意外篡改的重要功能。

页写模式 ：支持 16字节 的页写操作。这意味着可以连续写入最多16个字节，比单字节写入效率高得多。

2.3 24C02 存储芯片原理图分析

需要对 PB6 和 PB7 两个引脚进行配置

PB6 ==> SCL IIC 时钟线

PB7 ==> SDA IIC 数据线

EEPROM 芯片24C02 WP 引脚连接 GND ，当前芯片可以满足【读写操作】

当前芯片引脚 A0 A1 A2 都是对应 GND，都是低电平，按照当前 24C02 存储芯片要求，对应的设备地址为 1010 A2A1A0 ==> 1010 000 ==> 设备地址可以认为是 0xA0

2.4 补充 GPIO BSRR 和 BRR 寄存器使用

2.5 I2C 头文件内容

c 复制代码

#ifndef _MY_IIC_H
#define _MY_IIC_H

#include "stm32f10x.h"
#include "systick.h"

#define EEPROM_24C02_ADDRESS (0xA0)
#define I2C_DELAY_US         (5)

// PB6 ==> SCL
#define I2C_SCL_PIN (0x01 << 6)
// PB7 ==> SDA
#define I2C_SDA_PIN (0x01 << 7)

/**
 * @brief I2C 对应引脚初始化，目前使用的 IIC 协议对应引脚
 *			PB6 ==> IIC_SCL 时钟线 
 *			PB7 ==> IIC_SDA 数据线
 */
void I2C_GPIO_Init(void);

/**
 * @brief 设置 SCL 时钟线高低电平
 *
 * @param state 对应数据为 1，SCL 拉高，对应数据为 0，SCL 拉低
 */
void SCL_Set(u8 state);
	
/**
 * @brief 设置 SDA 数据线高低电平
 *
 * @param state 对应数据为 1，SDA 拉高，对应数据为 0，SDA 拉低
 */
void SDA_Set(u8 state);

/**
 * @brief 设置 SDA 对应 PB7 GPIO 工作模式改为输入模式
 *		主要用于
 *			1. 24C02 设备应答信息获取
 *			2. 读取设备存储数据操作使用。
 */
void SDA_Input_Mode(void);

/**
 * @brief 设置 SDA 对应 PB7 GPIO 工作模式改为输出模式
 *		主要用于
 *			1. 应答操作完成模式切换
 *			2. 读取操作完成模式切换
 */
void SDA_Output_Mode(void);

/**
 * @brief 读取 SDA 数据上 IDR 输入端的电平情况
 *      主要用于
 *			1. IIC 从设备应答信号
 *          2. IIC 存储设备读取信息反馈
 */
u8 SDA_Read(void);

/**
 * @brief 读取 SCL 数据上 IDR 输入端的电平情况
 *      主要用于
 *          1. 主要用于判断读取数据 0 或者 1 情况
 */
u8 SCL_Read(void);
	
/**
 * @brief I2C 起始信号，流程
 *		1. SCL 和 SDA 高电平。I2C_Delay
 *      2. SDA 低电平，I2C_Delay
 *      3. SCL 低电平  I2C_Delay 
 */
void I2C_Start(void);

/**
 * @brief I2C 停止信号，流程
 *		1. SCL 和 SDA 低电平。I2C_Delay
 *      2. SCL 高电平，I2C_Delay
 *      3. SDA 高电平， I2C_Delay 
 *      此时 I2C 进入【空闲状态】
 */
void I2C_Stop(void);

/**
 * @brief I2C 延时控制函数，延时时间为 5 us   
 */
void I2C_Delay(void);
	
/**
 * @brief I2C 发送一个字节数据到 I2C 总线
 *     主要用于:
 *			1. 设备地址【7 位】 + 读写标志位发送【1位】 ==> 1 字节
 *          2. I2C 设备寄存器地址【8位】==> 1 字节
 *          3. 写入到 I2C 设备的字节数据【8位】 ==> 1 字节
 * 
 * @return 发送成功 ACK 应答信息已获取，返回 0，否则返回 1
 */
u8 I2C_SendByte(u8 data);	

/**
 * @brief I2C 从数据总线中读取 1 个字节数据内容
 *     主要用于:
 *			1. MCU 读取设备中数据存储字节。
 * 
 * @param ack 如果 ACK 为 0 表示继续读取，如果为 1 表示 NACK 不再读取
 * 
 * @return 读取到的 1 个字节数据内容
 */
u8 I2C_ReadByte(u8 ack);

/**
 * @brief 写入一个字节数据到 EERPOM 指定寄存器位置
 * 
 * @param addr 目标寄存器存储当前数据的地址
 * @param data 目标写入到 EERPOM 存储器中的数据
 * @return 写入成功返回 0，失败返回 1
 */
u8 EERPOM_WriteByte(u8 addr, u8 data);

/**
 * @brief 读取 EERPOM 一个字节数据
 * 
 * @param addr 目标寄存器存储当前数据的地址
 * @return 返回是读取到的数据内容
 */
u8 EERPOM_ReadByte(u8 addr);

/**
 * @brief 写入一页数据到 EERPOM 芯片中。一页数据最大 8 个字节
 * 
 * @param addr 目标寄存器存储当前数据的起始地址
 * @param data 目标写入到 EERPOM 存储器中的数据
 * @param len  目标写入到当前 EEPROM 中的数据个数
 * @return 写入成功返回 0，失败返回 1
 */
u8 EERPOM_WritePage(u8 addr, u8 *data, u8 len);

/**
 * @brief 读取 EERPOM 芯片中一页数据存储到 buffer 中 。一页数据最大 8 个字节
 * 
 * @param addr   目标寄存器读取数据的起始地址
 * @param buffer 存储 EERPOM 临时空间
 * @param len    临时空间空间字节数
 * @return 写入成功返回 0，失败返回 1
 */
u8 EERPOM_ReadPage(u8 addr, u8 *buffer, u8 len);

#endif

2.6 myiic.c 代码实现

c 复制代码

#include "myiic.h"

void I2C_GPIO_Init(void)
{
	/*
	PB6 ==> IIC_SCL 时钟线 
	PB7 ==> IIC_SDA 数据线
	*/
	/*
	1. RCC 使能当前 GPIOB 组引脚
	*/
	RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;
	
	/*
	2. 通过 GPIOB CRL 控制 PB6 和 PB7 引脚
		根据官方手册提示 IIC_SCL IIC_SDA 对应开漏模式
	*/
	GPIOB->CRL &= ~(0x77000000);
	GPIOB->CRL |= (0x77000000);
	
	/*
	3. 利用 GPIOB_BSRR 寄存器，控制 PB6 和 PB7 引脚 ODR 对外输出
	高电平，进入 IIC 空闲状态。
	*/
	GPIOB->BSRR |= (0x03 << 6);
}

void SCL_Set(u8 state)
{
	// PB6 ==> SCL
	if (state)
	{
		GPIOB->BSRR |= I2C_SCL_PIN; // 利用 BSRR 拉高输出，控制 ODR 为 1
	}
	else
	{
		GPIOB->BRR |= I2C_SCL_PIN; // 利用 BRR 拉低输出，控制 ODR 为 0
	}
}

void SDA_Set(u8 state)
{
	// PB7 ==> SDA
	if (state)
	{
		GPIOB->BSRR |= I2C_SDA_PIN; // 利用 BSRR 拉高输出，控制 ODR 为 1
	}
	else
	{
		GPIOB->BRR |= I2C_SDA_PIN; // 利用 BRR 拉低输出，控制 ODR 为 0
	}
}

void SDA_Input_Mode(void)
{
	// PB7 ==> SDA
	/*
	SDA 输入模式选择【浮空输入】
		因为外部的 IIC 设备具备明确的驱动能力和明确的高低电平信号
		利用浮空模式完全取决于外部设备信号的情况，获取相关的读取数据
		内容
	*/
	GPIOB->CRL &= ~(0xF0000000);
	GPIOB->CRL |= (0x40000000);
}


void SDA_Output_Mode(void)
{
	// PB7 ==> SDA
	/*
	SDA 从输入模式回到开漏模式
	*/
	GPIOB->CRL &= ~(0xF0000000);
	GPIOB->CRL |= (0x70000000);
}

u8 SDA_Read(void)
{
	// PB7 ==> SDA 
	return (GPIOB->IDR & I2C_SDA_PIN) ? 1 : 0;
}

u8 SCL_Read(void)
{
	// PB6 ==> SCL
	return (GPIOB->IDR & I2C_SCL_PIN) ? 1 : 0;
}
	
void I2C_Start(void)
{
	/*
	【注意】保证 SDA 处于输出工作模式。
	*/
	SDA_Output_Mode();
	
	// SDA 和 SCL 都是高电平状态，【空闲状态】
	SDA_Set(1);
	SCL_Set(1);
	I2C_Delay(); // 5 us 延时
	
	// SDA 拉低，在 SCL 处于高电平状态下拉低，触发 I2C 起始信号
	SDA_Set(0);
	I2C_Delay(); // 5 us 延时
	
	// SCL 拉低，进入后续的数据发送传递过程。
	SCL_Set(0);
	I2C_Delay(); // 5 us 延时
}

void I2C_Stop(void)
{
	/*
	【注意】保证 SDA 处于输出工作模式。
	*/
	SDA_Output_Mode();
	
	// SDA 和 SCL 同时设置为低电平状态。处于应答信号完成阶段。
	SDA_Set(0);
	SCL_Set(0);
	I2C_Delay(); // 5 us 延时
	
	// SCL 拉高
	SCL_Set(1);
	I2C_Delay(); // 5 us 延时
	
	// SDA 拉高，SDA 在 SCL 高电平状态中，进行了【低电平到高电平】跳变
	// 触发停止信号【STOP】
	SDA_Set(1); 
	I2C_Delay(); // 5 us 延时
	
	// 完成操作之后，当前 SCL 和 SDA 都处于高电平状态【空闲状态】
}

void I2C_Delay(void)
{
	/*
	利用当前 5 us 延时控制，进行高低电平切换
	每 10 us 是一个高低电平工作时间，整个程序中周期对应 100 KHz
	对应 I2C 标准模式 100Kbit/s 传输速度
	*/
	SysTick_Delay_us(I2C_DELAY_US);
}

u8 I2C_SendByte(u8 data)
{
	u8 i = 0;
	u8 ack = 0;
	
	/*
	【注意】保证 SDA 处于输出工作模式。
	*/
	SDA_Output_Mode();
	
	// 【数据发送代码】
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		// 时钟线拉低，此时处于时钟开始阶段
		SCL_Set(0);
		I2C_Delay(); // 5 us 延时
		
		/*
		data & 0x80(b1000 0000) 
		假设 data 为 1010 0011 
			& 0x80 ==> 1000 0000 ==> 非0 
			当前数据最高位为 1，需要 SDA 拉高
		
		假设 data 为 0010 0011 
			& 0x80 ==> 0000 0000 ==> 0
			当前数据最高位为 0，需要 SDA 拉低
		*/
		if (data & 0x80)
		{
			SDA_Set(1); // I2C 数据 1
		}
		else 
		{
			SDA_Set(0); // I2C 数据 0
		}
		I2C_Delay(); // 5 us 延时
		
		SCL_Set(1);  // SCL 拉高，I2C 根据时钟高电平情况下读取 SDA 数据判断 0 和 1
		I2C_Delay(); // 5 us 延时
		
		// 数据需要左移 1 位，抹掉原本最高位
		data <<= 1;
	}
	
	// 【I2C 设备应答信号】
	
	// 数据发送完成之后，SCL 处于高电平状态，首先拉低
	SCL_Set(0);
	I2C_Delay();
	
	/*
	SDA 从输出模式改为输入模式，用于接收 I2C 设备的应答信号
	输入模式 ==> 浮空输入
	*/
	SDA_Input_Mode();
	// 设置当前 SDA ODR 为 1 电平处于高电平状态。也可以认为是
	// 释放当前 SDA 数据线。电平状态交给外部设备控制，利用浮空读取
	SDA_Set(1); 
	I2C_Delay();
	
	// SCL 时钟拉高，时钟触发！！！
	SCL_Set(1);
	I2C_Delay();
	
	/*
	读取当前 SDA 数据线的输入数据情况，判断当前 ACK 数据。
	*/
	ack = SDA_Read();
	
	// SCL 时钟拉低
	SCL_Set(0);
	/*
	修改 SDA 处于输出工作模式。
	*/
	SDA_Output_Mode();
	
	return ack;
}

u8 I2C_ReadByte(u8 ack)
{
	u8 data = 0;
	u8 i = 0;
	
	/*
	【注意】SDA 工作模式修改为输入模式，同时 SDA 
		设置为高电平状态，利用浮空输入模式，通过
		外部设备修改当前 SDA 输入电平信号
	*/
	SDA_Input_Mode();
	SDA_Set(1);
	
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		/*
		时钟线拉低，进入准备状态
		*/
		SCL_Set(0);
		I2C_Delay();
		
		// 时钟线拉高，进入数据读取状态
		SCL_Set(1);
		I2C_Delay();
		
		data <<= 1;
		// 在 SCL 高电平状态下，判断当前 SDA 输入电平情况
		if (SDA_Read())
		{
			// 如果 SDA_Read() 返回值为 1 表示读取到高电平
			data |= 0x01;
		}
	}
	
	// 发送 ACK 或者 NACK 操作
	SCL_Set(0);
	I2C_Delay();
	
	/*
	修改当前 SDA 为输出模式，用于 MCU 发送应答信号
		ACK 表示接受数据成功，可以继续读取
		NACK 表示数据接收完成，不再继续读取数据。
	*/
	SDA_Output_Mode();
	
	if (ack)
	{
		SDA_Set(1); // 发送 NACK 不再读取后续内容
	}
	else
	{
		SDA_Set(0); // 发送 ACK 表示继续读取后续数据内容
	}
	I2C_Delay();
	
	
	// SCL 时钟拉高将 SDA 数据明确发送
	SCL_Set(1);
	I2C_Delay();
	
	// SCL 时钟拉低，进入下一次时钟周期
	SCL_Set(0);
	
	return data;
}

u8 EEPROM_WriteByte(u8 addr, u8 data) 
{
	u8 retry = 3;
	u16 timeout = I2C_TIMEOUT;
	
	// 利用 retry 控制 I2C 写入一个字节数据到设备，尝试 3 次
	while (retry--)
	{
		// 1. I2C 起始位
		I2C_Start();
		
		/*
		2. 发送目标设备地址 + R/W 标志位
		*/
		if (I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS))
		{
			// 所有发送操作一致，如何一个发送失败，直接停止位
			// 利用 continue 会到 while 循环控制，进入下一次
			// 数据发送完整流程。
			I2C_Stop();
			continue;
		}
		
		/*
		3. 目标存储数据寄存器地址
		*/
		if (I2C_SendByte(addr))
		{
			I2C_Stop();
			continue;
		}
		
		/*
		4. 发送数据到 I2C 设备
		*/
		if (I2C_SendByte(data))
		{
			I2C_Stop();
			continue;
		}
		// 5. 停止位
		I2C_Stop();
	
		/*
		一旦发送数据完毕，24C02 设备进入【冥想状态】，需要内部进行
		数据存储处理，需要一定的周期时间。
		此时，24C02 不会应答任何外部数据。
		*/
		while (timeout--)
		{
			I2C_Start();
			
			/*
			I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS) 发送设备地址，找到目标设备
			判断是否应答
				1. 没有应答，24C02 处于数据处理过程
				2. 如果有应答，24C02 数据处理完毕
			*/
			if (!I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS))
			{
				I2C_Stop();
				return 0;
			}
			
			I2C_Stop();
		}
	}
	
	return 1;

}
	
u8 EEPROM_ReadByte(u8 addr) 
{
	u8 retry = 3;
	u8 data = 0;
	
	while (retry--)
	{
		// 1. I2C 起始位
		I2C_Start();
		
		/*
		2. 发送目标设备地址 + R/W 标志位
		【目标设备地址 + W操作】
		*/
		if (I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS))
		{
			// 所有发送操作一致，如何一个发送失败，直接停止位
			// 利用 continue 会到 while 循环控制，进入下一次
			// 数据发送完整流程。
			I2C_Stop();
			continue;
		}
		
		/*
		3. 目标存储数据寄存器地址
		*/
		if (I2C_SendByte(addr))
		{
			I2C_Stop();
			continue;
		}
		
		/*
		4. 直接开始 I2C 起始位，作为读取操作数据帧第二段内容开启
		*/
		I2C_Start();
		
		/*
		5. 发送目标设备地址 + R 读取标志位
		*/
		if (I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS | 0x01))
		{
			I2C_Stop();
			continue;
		}
		
		/*
		6. 读取数据，并且本次读取是读取一个字节数据，需要发送 NACK
		 告知设备，读取已完成
		*/
		data = I2C_ReadByte(1);
		
		I2C_Stop();
		
		return data;
	}
	
	return 0;
}

u8 EEPROM_WritePage(u8 addr, u8 *data, u8 len) 
{
	u8 i = 0;
	u16 timeout = I2C_TIMEOUT;
	
	// 1. 判断用户提供的写入数据长度是否大于 8 ，24C02 一页对应 8 个字节
	if (len > 8)
	{
		// 直接返回 1，表示操作错误
		return I2C_ERROR;
	}
	
	// 1. 起始位
	I2C_Start();
	
	// 2. 目标设备地址 + W 写入标记
	if (I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS))
	{
		I2C_Stop();
		return I2C_ERROR;
	}
	
	// 3. 目标写入数据寄存器首位寄存器地址
	if (I2C_SendByte(addr))
	{
		I2C_Stop();
		return I2C_ERROR;
	}
	
	// 4. 循环发送数据到 24C02
	for (i = 0; i < len; i++)
	{
		/*
		data 直接按照数组行为进行操作。
		*/
		if (I2C_SendByte(data[i]))
		{
			I2C_Stop();
			return I2C_ERROR;
		}
	}
	
	I2C_Stop();
	
	/*
	一旦发送数据完毕，24C02 设备进入【冥想状态】，需要内部进行
	数据存储处理，需要一定的周期时间。
	此时，24C02 不会应答任何外部数据。
	*/
	while (timeout--)
	{
		I2C_Start();
		
		/*
		I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS) 发送设备地址，找到目标设备
		判断是否应答
			1. 没有应答，24C02 处于数据处理过程
			2. 如果有应答，24C02 数据处理完毕
		*/
		if (!I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS))
		{
			I2C_Stop();
			return I2C_SUCCESS;
		}
			
		I2C_Stop();
	}
	
	return I2C_ERROR;
}


u8 EEPROM_ReadPage(u8 addr, u8 *buffer, u8 len) 
{
	u8 i = 0;
	
	// 1. 判断用户提供的写入数据长度是否大于 8 ，24C02 一页对应 8 个字节
	if (len > 8)
	{
		return I2C_ERROR;
	}
	
	// 1. I2C 起始信号
	I2C_Start();
	
	// 2. 目标设备地址 + W 写入标记
	if (I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS))
	{
		I2C_Stop();
		return I2C_ERROR;
	}
	
	// 3. 目标读取数据寄存器首位寄存器地址
	if (I2C_SendByte(addr))
	{
		I2C_Stop();
		return I2C_ERROR;
	}
	
	// 4. 直接重新开启 I2C 起始位操作
	I2C_Start();
	
	// 5. 目标设备地址 + R 读取标记
	if (I2C_SendByte(EEPROM_24C02_ADDRESS | 0x01))
	{
		I2C_Stop();
		return I2C_ERROR;
	}
	
	// 6. 利用 for 循环读取数据内容，存储到 buffer 缓冲区中
	for (i = 0; i < len; i++)
	{
		/*
		读取操作分为两种情况
			1. 在最后一个读取内部之前，每一次读完完成，都需要发送 ACK 应答
				表示数据继续读取。
			2. 最后一个字节读取完成，发送 NACK 应答，表示读取完成。
		*/
		if (i == len - 1)
		{
			buffer[i] = I2C_ReadByte(1);
		}
		else	
		{
			buffer[i] = I2C_ReadByte(0);
		}
	}
	
	I2C_Stop();
	
	return I2C_SUCCESS;
}