STM32学习过程记录7——IIC协议

第七课，IIC通信协议

 

目录

第七课，IIC通信协议

一.IIC的原理

1.硬件原理

2.各种状态

二.IIC的代码实现

0宏定义代码

①初始化IO口，可将两个口都写为输出口。且将两根线电压拉高。

②起始、停止信号的编写

③主机的接收应答信号：

④ACK和NACK的发送

⑤发送一个字节（8位）

⑥接收一个字节（8位）

三.模板！

1.宏定义

2.IIC

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一.IIC的原理

1.硬件原理

I2C所使用的数据传输线有两根，一根时钟线SCL，一根信号线SDA。

2.各种状态

①空闲状态：两根线同时为高电平

②起始信号：SCL仍为高，而SDA由高到底

③停止信号：SCL仍为高，而SDA由低到高（前三者可以对比记忆）

④应答信号：（ACK和NACK）应答信号是指，在一次传输数据的过程中，只能传输8位有效位，在第9个周期时，发出一个信号，表明数据信号完全成功接收。可能难以理解，应用正点原子的话，自行体会：

发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。
应答信号为低电平时，规定为有效应答位（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。

⑤数据的有效性：在时钟到达高电平之前，数据位必须保持稳定（高或低）。也就是说，数据线必须必时钟线先变化，以便时钟线动作的时候能够有稳定的信号可读。

⑥数据的传送：没有过多的说明，按位发送。数据位的传输是边沿触发。

二.IIC的代码实现

0宏定义代码

#define SDA_IN()  {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=8<<12;}
#define SDA_OUT() {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=3<<12;}       //修改SDA线的状态

#define IIC_SCL    PCout(12) //输出SCL
#define IIC_SDA    PCout(11) //输出SDA	 
#define READ_SDA   PCin(11)  //读入SDA

①初始化IO口，可将两个口都写为输出口。且将两根线电压拉高。

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);	  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
 
	IIC_SCL=1;
	IIC_SDA=1;

②起始、停止信号的编写

起始：

SDA_OUT();//SDA线设为输出模式	  	  
IIC_SCL=1;//SCL线确保为高
delay_us(4);
IIC_SDA=0;//SDA变低，产生开始信号
delay_us(4);
IIC_SCL=0;//SCL变低，准备产生数据位的改变

停止：

SDA_OUT();//更改SDA为输出模式
IIC_SCL=0;//★先拉低SCL线，确保SDA能够改变（参照读位的思想）
IIC_SDA=0;
delay_us(4);
IIC_SCL=1;//拉高时钟线
IIC_SDA=1;//产生停止信号
delay_us(4);							   	

③主机的接收应答信号：

//返回1失败，返回0成功
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();      //SDA设为输入
	IIC_SDA=1;
    delay_us(1);	   
	IIC_SCL=1;
    delay_us(1);	 
	while(READ_SDA)//检测SDA是否输出0
	{
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			IIC_Stop();//超时，停止IIC的传输
			return 1;
		}
	}
	IIC_SCL=0;  
	return 0;  
} 

④ACK和NACK的发送

void IIC_Ack(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}

void IIC_NAck(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}

⑤发送一个字节（8位）

涉及到位操作代码，自己体会

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

⑥接收一个字节（8位）

返回一个u8

ack = 1时，发送ACK， =0，发送NACK
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
	unsigned char i,receive=0;
	SDA_IN();//SDAÉèÖÃΪÊäÈë
    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();
    else
        IIC_Ack();
    return receive;
}

三.模板！

1.宏定义

//SDA线模式选择
#define SDA_IN()  {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=8<<12;}
#define SDA_OUT() {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=3<<12;}

//操作口
#define IIC_SCL    PCout(12)
#define IIC_SDA    PCout(11)
#define READ_SDA   PCin(11)

//函数声明

#define SDA_IN()  {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=8<<12;}
#define SDA_OUT() {GPIOC->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOC->CRH|=3<<12;}

#define IIC_SCL    PCout(12)
#define IIC_SDA    PCout(11)
#define READ_SDA   PCin(11)

2.IIC

void IIC_Init(void)
{					     
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	//RCC->APB2ENR|=1<<4;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);	
	   
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
 
	IIC_SCL=1;
	IIC_SDA=1;
}

void IIC_Start(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;	  	  
	IIC_SCL=1;
	delay_us(4);
 	IIC_SDA=0;
	delay_us(4);
	IIC_SCL=0;
}	  

void IIC_Stop(void)
{
	SDA_OUT();
	IIC_SCL=0;
	IIC_SDA=0;
 	delay_us(4);
	IIC_SCL=1; 
	IIC_SDA=1;
	delay_us(4);							   	
}

u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();
	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; 
	return 0;  
} 

void IIC_Ack(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}

void IIC_NAck(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}					 				     
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{   //1有应答  0无应答                   
    u8 t;   
	SDA_OUT(); 	    
    IIC_SCL=0;
    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);
    }	 
} 	    

u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)//1ACK 0NACK
{
	unsigned char i,receive=0;
	SDA_IN();
    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();
    else
        IIC_Ack();
    return receive;
}