I2C详解

   I2C 1，概念：I2C是一种较高速的，半双工，同步的通信总线。 较高速：标准模式是100Kbps，快速模式是400Kbps，高速模式是3.4Mbps 半双工：可以接收和发送数据，但不能同时。 同步：接收端和发送端必须在同一时刻接收或发送。 2，接口 它以主从方式工作，可实现多主模式，需要2根线，一般2根线在电路中都是接4.7K电阻上拉。 SCL – 时钟信号线，由主设备产生； SDA – 数据传输线； 3，I2C的起停及传输 I2C启动：SCL线为高电平时，SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件； I2C传输：SDA线必须在时钟的高电平周期保持稳定，SDA的高或低电平状态只有在SCL线的时钟信号是低电平时才能改变。 I2C停止：SCL线为高电平时，SDA 线由低电平向高电平切换，这个情况表示停止条件。 I2C停止是指所有数据全部传输完成后产生停止条件，并不是传输完一个字节就停止。 4，I2C的数据传输 主机发送数据到从机，每个字节必须为8位，每次传输的字节数量不受限制，首先传输的是数据的最高位，发送1个字节完成后，SCL继续产生一个响应时钟脉冲，并释放SDA线，正常情况下，从机应在响应时钟脉冲期间保持SDA为低电平，若从机此时不能接收数据时，则从机应在响应时钟脉冲期间保持SDA为高电平，主机则会终止传输或者重新传输，若从机接收一个字节后不能接收下一个字节数据，则使时钟线SCL保持为低电平，迫使主机进入等待状态。 5，I2C的寻址模式 ①，7位寻址     第一个字节的头7位组成了从机地址，最低位（LSB）是第8 位，它决定了传输的方向。第一个字节的最低位是“0”，表示主机会写信息到被选中的从机；“1”表示主机会向从机读信息。 ②，10位寻址     第一个字节的头7 位是11110XX 的组合，其中最后两位（XX） 是10 位地址的两个最高位（MSB），第8 位是R/W 位，决定了传输的方向，第一个字节的最低位是“0”表示主机将写信息到选中的从机，“1 ”表示主机将向从机读信息。第二个字节8位数据是10位地址的后8位。 6，I2C初始化 ①，I2C的GPIO口配置

②，编写产生I2C起始信号函数，产生I2C停止信号函数，等待ACK应答信号函数，产生ACK应答信号函数，不产生ACK应答信号函数。

举例如下（基于STM32系列，IO口模拟产生i2c信号）：

i2c初始化程序如下：

void IIC_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//GPIO时钟使能 //GPIOB8,B9初始化设置 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//输出模式 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//内部上拉 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); IIC_SCL=1; IIC_SDA=1; }i2c起始程序如下： void IIC_Start(void) { SDA_OUT(); //sda线输出 IIC_SDA=1; IIC_SCL=1; delay_us(4); IIC_SDA=0;//当CLK高电平时，SDA从高电平到低电平表示起始状态 delay_us(4); IIC_SCL=0;//拉低i2c总线，准备发射或接受数据 }

i2c停止程序如下：

void IIC_Stop(void) { SDA_OUT();//sda线设置为输出 IIC_SCL=0; IIC_SDA=0;//当CLK高电平时，SDA从低电平到高电平表示停止状态 delay_us(4); IIC_SCL=1; IIC_SDA=1;//发送i2c总线结束信号 delay_us(4); }i2c等待应答程序： 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) { ucErrTime++; if(ucErrTime>250) { IIC_Stop(); return 1; } } IIC_SCL=0;//时钟信号线拉低 return 0; } i2c产生ACK应答函数： void IIC_Ack(void) { IIC_SCL=0; SDA_OUT(); IIC_SDA=0; delay_us(2); IIC_SCL=1; delay_us(2); IIC_SCL=0; }i2c不产生ACK应答函数： void IIC_NAck(void) { IIC_SCL=0; SDA_OUT(); IIC_SDA=1; delay_us(2); IIC_SCL=1; delay_us(2); IIC_SCL=0; }

7，I2C写数据流程 ①，设置SDA为输出，当SCL线为高电平时，SDA 线从高电平向低电平切换，产生I2C启动信号 ②，设置SDA为输出，把写命令放入i2c-buffer ③，设置SDA为输入，等待ACK信号 ④，设置SDA为输出，把从机地址放入i2c-buffer ⑤，设置SDA为输入，等待ACK信号 ⑥，设置SDA为输出，把待发送的8位数据放入i2c-buffer ⑦，设置SDA为输入，等待ACK信号 ⑧，若传输完成，则当SCL线为高电平时，SDA 线由低电平向高电平切换，产生I2C停止信号，若传输未完成，重复4,5步。

写字节程序如下（只是写一节字节的流程）：

void IIC_Send_Byte(u8 txd) { u8 t; SDA_OUT(); IIC_SCL=0;//拉低时钟开始传输数据 for(t=0;t<8;t++) { IIC_SDA=(txd&0x80)>>7; txd<<=1; delay_us(2); IIC_SCL=1; delay_us(2); IIC_SCL=0; delay_us(2); } }

8，I2C读数据流程 ①，设置SDA为输出，当SCL线为高电平时，SDA 线从高电平向低电平切换，产生I2C启动信号 ②，设置SDA为输出，把写命令放入i2c-buffer ③，设置SDA为输入，等待ACK信号 ④，设置SDA为输出，把从机地址放入i2c-buffer ⑤，设置SDA为输入，等待ACK信号 ⑥，设置SDA为输出，当SCL线为高电平时，SDA 线从高电平向低电平切换，产生I2C启动信号                 ⑦，设置SDA为输出，把读命令放入i2c-buffer ⑧，设置SDA为输入，等待ACK信号 ⑨，设置SDA为输入，把i2c-buffer数据放入内存 ⑩，设置SDA为输出，根据情况决定是否产生ACK信号

?，若传输完成，则当SCL线为高电平时，SDA 线由低电平向高电平切换，产生I2C停止信号，若传输未完成，重复9,10步。

读字节程序如下（只是读一节字节的流程）：

u8 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函数 else IIC_Ack(); //发送ACK函数 return receive; }