文章目录
- IIC简介
- IIC协议
- 空闲状态
- 起始信号与结束信号
- 应答信号ACK
- 数据有效性
- 数据的传送
- 传输过程
- 相关配置
- 标题初始化IIC(这里用IO口模拟)
- 发送起始信号
- 发送结束信号
- 应答信号ACK
- 接收ACK
- 发送ACK
- 发送一个字节
- 例子
IIC简介
IIC(又称I2C):Inter-Integrated Circuit,一种两线式串行总线,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。(半双工通信)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。
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。
IIC协议
空闲状态
I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时,规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态,即释放总线,由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。(即使用时会接上拉电阻,所以双高电平表示无信号)
起始信号与结束信号
- 起始信号:当SCL为高期间,SDA由高到低的跳变,启动信号是一种电平跳变时序信号,而不是一个电平信号。(类似边沿触发)
- 停止信号:当SCL为高期间,SDA由低到高的跳变。(同上)
应答信号ACK
**发送器每发送一个字节(8个位)就在时钟脉冲9期间释放数据线(半双工),由接收器反馈一个应答信号。**应答信号为低电平时,规定内有效应答位(ACK简称应答位),表示接收器已经成功地接收了该字节,应答信号为高电平时,规定为非应答位(NACK),一般表示接收器接收该字节没有成功。
**对于反馈有效应答位ACK的要求是,接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低,并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。**如果接收器是主控器,则在它收到最后一个字节后,发送一个NACK信号,以通知被控发送器结束数据发送,并释放SDA线,以便主控接收器发送一个停止信号P.
数据有效性
I2C总线进行数据传送时,时钟信号为高电平期间,数据线上的数据必须保持稳定,只有在时钟线上的信号为低电平期间,数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。
即。数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在在下降沿到来之前必须稳定。
数据的传送
在I2C总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应(或同步控制),即在SCL串行时钟的配合下,在SDA上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。(参考ACK应答信号的图片)
边沿触发:在数字电平变化的电压上升沿或下降沿到一定阀值时就产生触发。边沿触发一般时间短,边沿触发一般时间都是us级的,响应要快的,
传输过程
相关配置
标题初始化IIC(这里用IO口模拟)
void IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//初始化结构体
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE ); //使能GPIOB时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7); //PB6,PB7 输出高
}
发送起始信号
void IIC_Start(void)
{
SDA_OUT(); //SDA线输出(半双工需要)
IIC_SDA=1;
IIC_SCL=1;
delay_us(4);
IIC_SDA=0;//当SCL为高期间,SDA由高到低的跳变
delay_us(4);
IIC_SCL=0;//准备发送或接收数据 (数据传输需要拉低)
}
发送结束信号
void IIC_Stop(void)
{
SDA_OUT();//SDA线输出
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=0;
delay_us(4);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1; //当SCL为高期间,SDA由低到高的跳变
delay_us(4);
}
应答信号ACK
接收ACK
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)//READ_SDA:输入的数据
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250)
{
IIC_Stop();
return 1;//接收应答失败,停止传输
}
}
IIC_SCL=0;
return 0; 接收应答成功,可继续传输
}
发送ACK
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)//ack决定读单个字节还是多个字节
{
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;
}
void IIC_Ack(void) //发送ACK
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
void IIC_NAck(void) //发送NACK
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
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;//IIC_SDA此时等于相应位
txd<<=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
}
例子
//在AT24C16指定地址读出一个数据
//ReadAddr:开始读数的地址
//返回值 :读到的数据
u8 AT24C16_ReadOneByte(u16 ReadAddr)
{
u8 temp=0;
IIC_Start();
if(EE_TYPE>AT24C16)
{
IIC_Send_Byte(0XA0); //发送写命令
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(ReadAddr>>8);//发送高地址
IIC_Wait_Ack();
}else IIC_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1)); //发送器件地址0XA0,写数据
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(ReadAddr%256); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0XA1); //进入接收模式
IIC_Wait_Ack();
temp=IIC_Read_Byte(0);
IIC_Stop();//产生一个停止条件
return temp;
}
//在AT24C16指定地址写入一个数据
//WriteAddr :写入数据的目的地址
//DataToWrite:要写入的数据
void AT24C16_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite)
{
IIC_Start();
if(EE_TYPE>AT24C16)
{
IIC_Send_Byte(0XA0); //发送写命令
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(WriteAddr>>8);//发送高地址
}else
{
IIC_Send_Byte(0XA0+((WriteAddr/256)<<1)); //发送器件地址0XA0,写数据
}
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(WriteAddr%256); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(DataToWrite); //发送字节
IIC_Wait_Ack();
IIC_Stop();//产生一个停止条件
delay_ms(10);
}