【奔跑的FPGA】part nine IIC协议代码解析

在MCU与外设通信过程中，iic协议是最经常用到的数据传输方法，数据传输速度快，出错概率低，操作简便，即使没有iic模块的mcu，用普通的io口模拟iic协议也是很简便的一件事。接下来结合代码简答 解析一下iic协议的常用用法。

一、iic_start开始信号的产生

void IIC_start(void)
{//IIC总线产生起始信号函数  
    IIC_SDA=1;//拉高数据线
     IIC_SCL=1;//拉高时钟线
     delay_IIC();
     IIC_SDA=0;//在时钟线为高电平时，拉低数据线，产生起始信号。
     delay_IIC();
    IIC_SCL=0;//拉低时钟线
}

起始信号的产生条件：时钟线为高电平的时候拉低数据线。

二、IIC_stop结束信号的产生

void IIC_stop(void) 
{//IIC总线产生停止信号函数
    IIC_SDA=0;//拉低数据线
    delay_IIC();
    IIC_SCL=1;//拉高时钟线。
    delay_IIC();
    IIC_SDA=1;//时钟时线为高电平时，拉高数据线，产生停止信号。
    delay_IIC();
}

结束信号的产生条件：时钟线为高电平时拉高数据线。

三、i2c_write写数据的时序

void IIC_write_byte(unsigned char Data)
{//向IIC总线写入一个字节的数据函数 
    unsigned char i;
     for(i=0;i<8;i++)//有8位数据
    {
        IIC_SDA=Data&0x80;//写最高位的数据
          delay_IIC();
          IIC_SCL=1; //拉高时钟线，将数写入到设备中。
        delay_IIC();
        IIC_SCL=0;//拉低时钟线，允许改变数据线的状态
        delay_IIC();
        Data=Data<<1;//数据左移一位，把次高位放在最高位,为写入次高位做准备
    }
}

向iic设备写入一个byte数据的时序信号为拉高数据线将一个bit数据写入，拉低时序信号时准备下一个将要发送的bit

四、IIC_read_byte读取数据的时序

unsigned char IIC_read_byte()
{//从IIC总线读取一个字节的数据函数
    unsigned char i;
    unsigned char Data;       //定义一个缓冲寄存器。
    for(i=0;i<8;i++)//有8位数据
    {
        IIC_SCL=1;//拉高时钟线，为读取下一位数据做准备。
        delay_IIC();
        Data=Data<<1;//将缓冲字节的数据左移一位，准备读取数据。
        delay_IIC();
        
        if(IIC_SDA)//如果数据线为高平电平。
            Data=Data|0x1;//则给缓冲字节的最低位写1。
        IIC_SCL=0;//拉低时钟线，为读取下一位数据做准备。
        delay_IIC();
    }
    return Data;//返回读取的一个字节数据。
}

从一个iic设备读入数据的时序为：时钟线拉高时读取新的bit到缓冲区，时钟线拉低时准备接受下一个bit数据。

五、IIC读取一个Byte的逻辑顺序

unsigned char IIC_single_byte_read(unsigned char Daddr,unsigned char Waddr)
{//从任意地址读取一个字节数据函数
    unsigned char Data;//定义一个缓冲寄存器。

    IIC_start();//产生起始信号
    IIC_write_byte(Daddr);//写入设备地址（写）
    IIC_Tack();//等待设备的应答
    IIC_write_byte(Waddr);//写入要操作的单元地址。
    IIC_Tack();//等待设备的应答。
    
    IIC_start();//产生起始信号
    IIC_write_byte(Daddr+1);//写入设备地址（读）。
    IIC_Tack();//等待设备的应答。 
    Data=IIC_read_byte();//写入数据。
    IIC_stop();//产生停止符号。
    //-------------------返回读取的数据--------------------
    return Data;//返回读取的一个字节数据。
}

注意两次写入的设备地址不一样，前一个是写数据的设备地址，后一个是读取数据的设备地址。

六、IIC写入一个字节数据逻辑顺序

void IIC_single_byte_write(unsigned char Daddr,unsigned char Waddr,unsigned char Data)
{//向任意地址写入一个字节数据函数
    IIC_start();//产生起始信号
    IIC_write_byte(Daddr);//写入设备地址（写）
    IIC_Tack();//等待设备的应答
    IIC_write_byte(Waddr);//写入要操作的单元地址。
    IIC_Tack();//等待设备的应答。
    IIC_write_byte(Data);//写入数据。
    IIC_Tack();//等待设备的应答。
    IIC_stop();//产生停止符号。
}

七、设备应答信号ACK

bit IIC_Tack(void)
{//接收应答信号函数
    bit ack;//定义一个位变量，来暂存应答状态。
    IIC_SDA=1;//释放数据总线，准备接收应答信号。
    delay_IIC();
    IIC_SCL=1;//拉高时钟线。
    delay_IIC();
    ack=IIC_SDA;//读取应答信号的状态。
    delay_IIC();
    IIC_SCL=0;//拉低时钟线。
    delay_IIC();
    return ack;//返回应答信号的状态，0表示应答，1表示非应答。
}

实际应用中总是要做一些判断时代码更加完善健壮，比如（六）中等待设备应答是需要通过返回值判断是否有应答的。