I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。
它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简单,器件封装形式小,通信速率较高等优点(这个速率高指的是和它同时代的通信总线)。
只要求两条总线线路:一条串行数据线 SDA(serial data),一条串行时钟线 SCL(serial clock),串行的 8 位双向数据传输位;
速率在标准模式下可达 100kbit/s,快速模式下可达 400kbit/s,高速模式下可达 3.4Mbit/s;
但是不同速率是遵从木桶效应,即就是以最低速率为限制。具体如下:
每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单
的主机/从机关系软件设定地址,主机可以作为主机发送器或主机接收器; 它是一个真正的多主机总线,如果两个或更多主机同时初始化,数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏;
如下图为硬件连接电路,因为SDA和SCL是属于漏极开漏型IO口(Open Drain),如果什么都不接则是高阻模式,所以需要接上拉电阻。
注:关于上拉电阻的大小,上拉电阻实际上取决于你的信号波形是否完整,如果波形上升沿等不完整,则就减小电阻;因为IIC总线太长,将会导致总线等效电容增大,此时为了满足时序要求,将电阻减小,减小给总线等效电容充电时间。
如果一个系统的IIC总线设计可以按照如下设置:
Multiplexer/Switch:指的是混合和开关的意思。指的是一路IIC信号经过开关控制,分为两路。
IIC信号在于主机和从机连接,可能有电平不一致的情况,比如常见的电平信号3.3V和5V,所以下面将会介绍电平转换电路。
说明:
注意,只有在SCL信号为低电平时,SDA信号状态才允许改变;在SCL为高电平时,数据状态需要保持不变(一直为高或一直为低)。
在I2C总线的通信过程中,出现了独特的情况,定义为START(S)和STOP(P)条件。
START:当SCL为高电平时,SDA线上的高电平到低电平转换。就是起始信号。
STOP:当SCL为高电平时,SDA线上的低电平到高电平转换。就是终止信号。
START和STOP条件始终由主站生成。在START条件之后,总线被认为是忙碌的。
在STOP条件之后的某个时间,总线被认为是空闲的。
SDA线上的每个字节必须为8位长。每次传输可以传输的字节数不受限制。每个字节后面都必须有一个应答位。 首先使用最高有效位(MSB)传输数据。如果从器件不能接收或发送另一个完整的数据字节,直到它执行了某些其他功能,例如服务于内部中断,则它可以将时钟线SCL保持为低电平以强制主器件进入等待状态。当从器件准备好接收另一个数据字节并释放时钟线SCL时,数据传输继续。
带有确认的数据传输是强制性的。确认相关的时钟脉冲由主机产生。发送器在应答时钟脉冲期间释放SDA线(HIGH)。
接收器必须在应答时钟脉冲期间下拉SDA线,以便在此时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。当然,还必须考虑设置和保持时间。
此外还有同步、仲裁、地址传输等等相关的时序控制,请大家自行查看IIC总线规范,在下面链接有的。
以上代码来自于CSDN博主代码:
作者:return_oops
来源:CSDN
原文:https://blog.csdn.net/return_oops/article/details/80965437
void IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
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);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1;
}
//产生IIC起始信号
void IIC_Start(void)
{
SDA_OUT(); //sda线输出
IIC_SDA=1;
IIC_SCL=1;
delay_us(4);
IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
delay_us(4);
IIC_SCL=0;//钳住I2C总线,准备发送或接收数据
}
//产生IIC停止信号
void IIC_Stop(void)
{
SDA_OUT();//sda线输出
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
delay_us(4);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
delay_us(4);
}
//等待应答信号到来
//返回值:1,接收应答失败
// 0,接收应答成功
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;//时钟输出0
return 0;
}
//产生ACK应答
void IIC_Ack(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答
void IIC_NAck(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
}
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1,有应答
//0,无应答
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;
txd<<=1;
delay_us(2); //对TEA5767这三个延时都是必须的
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
}
//读1个字节,ack=1时,发送ACK,ack=0,发送nACK
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
else
IIC_Ack(); //发送ACK
return receive;
}
void I2C_WriteByte(uint16_t addr,uint8_t data,uint8_t device_addr)
{
IIC_Start();
if(device_addr==0xA0) //eeprom地址大于1字节
IIC_Send_Byte(0xA0 + ((addr/256)<<1));//发送高地址
else
IIC_Send_Byte(device_addr); //发器件地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(addr&0xFF); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(data); //发送字节
IIC_Wait_Ack();
IIC_Stop();//产生一个停止条件
if(device_addr==0xA0) //
delay_ms(10);
else
delay_us(2);
}
uint16_t I2C_ReadByte(uint16_t addr,uint8_t device_addr,uint8_t ByteNumToRead) //读寄存器或读数据
{
uint16_t data;
IIC_Start();
if(device_addr==0xA0)
IIC_Send_Byte(0xA0 + ((addr/256)<<1));
else
IIC_Send_Byte(device_addr);
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(addr&0xFF); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(device_addr+1); //发器件地址
IIC_Wait_Ack();
if(ByteNumToRead == 1)//LM75温度数据为11bit
{
data=IIC_Read_Byte(0);
}
else
{
data=IIC_Read_Byte(1);
data=(data<<8)+IIC_Read_Byte(0);
}
IIC_Stop();//产生一个停止条件
return data;
}
以下为IIC相关参考文件,对此有兴趣大家可自行查看,大部分是国外相关资料。
[1].NXP
[2].TI
[3].IIC STD
[4].IIC中文版
[5].IIC Bus
[6].IIC Bus Org