解读IIC通讯协议与代码实现

IIC是比较常用的通信协议，比如我们用到的气压计BMP180、EEPROM、MPU60X0(注mpu6000只支持SPI通信协议，有关SPI会在下一篇进行讲解)等IIC设备，百度一大堆，此处不再赘述。
直接上干货：

特点：IIC通信协议只有两根线，分别是SDA （数据线）、SCL（时钟线），简化了硬件，节约了I/O接口。但是软件就稍微复杂一点（相比SPI）；

支持主从机制，所有的IIC设备都可以做主机，但是同一时刻只能有一个主机。主机通过发送一个地址信息在IIC总线上与IIC总线上的从机对照，直到找到地址与之相符的，然后下一步再开展通信。

时序图：IIC主要得看懂时序图，刚开始搞得时候不要不看时序图就去死磕别人的代码，这样会很难理解的，要对照着时序图来看，主要以下几点：
1）空闲状态：iic通信协议规定SDA、SCL两根线同时处于高电平；
2）起始信号：通信的起始点
3）停止信号：通信的结束点
4）应答信号：通信过程中接收器对发送器的反馈；
5）数据有效性；
6）数据的传输；

IIC时序图：

应答信号：

数据有效性：

开始对照时序图来讲解
起始信号要求，SCL处于高电平时，将SDA从高拉低（跳变）；

void IIC_Start(void) //起始信号
{
	SDA_OUT();      //sda线输出
	IIC_SDA=1;	  //拉高进入起始信号 	  
	IIC_SCL=1;
	delay_us(4); //延时
 	IIC_SDA=0;  //SDA进入从高到低的跳变
	delay_us(4);
	IIC_SCL=0; //起始信号阶段结束开始下一个数据发送阶段
}

停止信号要求在SCL处于高电平时，将SDA由低拉高（跳变）；

//产生IIC停止信号
void IIC_Stop(void)
{
	SDA_OUT();//sda线输出
	IIC_SCL=0;//电平拉低，准备进入停止信号阶段
	IIC_SDA=0;
 	delay_us(4);
	IIC_SCL=1; //拉高进入停止信号
	IIC_SDA=1;//停止信号阶段结束
	delay_us(4);							   	
}

应答信号ACK 是数据传输过程中接收器对发送器的回应，当接收器收到一个字节的数据时，在时钟的第9个脉冲开始之前的低电平期间将SDA数据拉低，并在SCL第9脉冲为高电平时维持稳定的低电平，这样应答为有效应答，否则为非应答（NACK），此时通常代表传输失败。如果主控器为接收器的话，当其收到最后一个字节后将发送一个NACK，告诉被控的发送器发送数据结束，并释放SDA，为下一步停止信号做准备。

void IIC_Ack(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}/*根据应答信号的时序图，在第八个时钟脉冲之后将SCL并准备输出信号，然后SDA拉低，
并且使SDA保持低电平信号，接着使SCL拉高，然后延时一段时间，再拉低，
这样第九个脉冲就结束了*/

非应答NACK与应答信号相反；

数据有效性 就是要在时钟信号与数据信号的正确配合下，保证数据传输的正确性；
上图我们可以看出，数据传输时SCL处于高电平，要求SDA信号在SCL高电平脉冲前后要稳定的处于高或者低电平，（意思就是在SCL高电平跳变之前一段时间SDA已经处于稳定的状态，SCL高电平跳变为低电平之后一段时间仍维持该稳定状态，啊可能也就我理解起来难吧）；

数据的传输
1）单字节传输

//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(); 	 //发送也就是输出   
    IIC_SCL=0;//低电平信号也就是“数据发送”的前期状态
    for(t=0;t<8;t++)
    {              
        IIC_SDA=((txd&0x80)>>7);//txd经过和0x80（1000 0000）按位与之后获取最高位，再经过右移7位转化为最低位
        txd<<=1; //txd=txd<<1;	  
		delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的//目的是干嘛？通过延长获取数据的时间？
		IIC_SCL=1;//时钟线开始进入高电平状态
		delay_us(2); 
		IIC_SCL=0;	//时钟线进入低电平状态，完成一个数据发送的脉冲
		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//读取也就是写入
    for(i=0;i<8;i++ )
	{
        IIC_SCL=0; 
        delay_us(2);
		IIC_SCL=1;
        receive<<=1;
        if(READ_SDA)receive++;   //如果数据写入了，那么receive加1
		delay_us(1); 
    }					 
    if (!ack)
        IIC_NAck();//发送nACK
    else
        IIC_Ack(); //发送ACK   
    return receive;
}

2）多字节传输
通过上面的单字节传输函数的调用就可以写出多字节的函数了，不在赘述；

更新一下：
关于代码里SDA_OUT()和SDA_IN（）的解释，
对于没有针对性的开发板（简单的学习板），他是不会设定某两个引脚为IIC_SDA、IIC_SCL,也就是说对于我们学习者来说，空闲的I/O都能用作模拟IIC，所以他在电路板设计上就没有专门的上下拉电路设计，这就需要我们从软件上操作寄存器，对IIC_SDA的输入/输出模式就行配置。如图所示：

这涉及到端口配置寄存器GPIOX_CRH和GPIOX_CHL，这俩一个是高寄存器，一个是低寄存器，分别对应GPIO 8-15，GPIO 0-7 （即引脚标号），因为我的SDA放在了GPIO_PIN_13,所以要配置GPIOX_CRH高寄存器。配置方式如图所示：

四个位为一组，MODE[1:0]决定该引脚为输入还是输出模式，CNFy[1:0]决定该引脚具体是哪一种输入/输出模式。因为IIC需要上拉输入，所以进行如下配置：
① GPIOC->CRH&=0XFF0FFFFF; 通过按位与将SDA所在引脚的四个位全部置0,（此处将20-23位置0）
② GPIOC->CRH|=(uint32_t)8<<20;在上一步的基础上，通过左移操作，将该引脚的四个位变成1000，即模式为：输入模式，具体为10 即上下拉输入。
③ GPIOC->CRH&=0XFF0FFFFF; 同理
④ GPIOC->CRH|=(uint32_t)3<<20;将20-23位变成0011，因为MODE[1:0] > 00,所以为输出模式，具体为11 即复用开漏输出
注：该方法通用，与GPIO的ABCD……无关，只有PIN_1/2/3……15有关。根据引脚好选择操作CRH/CRL寄存器。下图为GPIOB_PIN_4，已经验证通过。

注：代码借鉴原子，该博客只用作学习笔记，不做商业用途，若有侵权，告知立删！