STM32F1xx的IIC通信+推挽/开漏区别+是否上拉

一、硬件配置相关

IIC的SCL和SDA都要求接上拉电阻，也即，只要主机和从机都还没开始干活，那么SCL和SDA就都是空闲的（默认的高电平状态被称为“空闲”，也可以称总线被“释放”），同理，SCL或SDA为low时，就称总线被占用或正忙。

IIC协议要求：SCL和SDA必须都是【开漏+上拉】！

简单些一下开漏和推挽的区别：参考《从硬件分析推挽输出和开漏输出详细区别》
（1）推挽：写1时，GPIO被导通到VCC，写0时GPIO被导通到GND
（2）开漏：写1时，GPIO被导通到悬空的漏极，写0时GPIO被导通到GND。
也即IO开漏时，要想写1驱动LED，必须得接上拉电阻，要不然这个IO上写1时，是高阻态，虽然电压表测出了电压，但仍然无法驱动LED，就好像这个IO是悬空似的。

下面讲讲为什么IIC必须要接上拉？

换句话说，IIC的从器件（如24C04等），不具备拉高总线的能力，从机控制SDA上的电平，只能通过令SDA接地或不接地来实现输出0或1，而无法通过接地或接VCC来实现输出0或1。这就要求IIC总线上必须是默认上拉的，否则从机无法令SDA为高。

从另一方面讲：只有开漏上拉，才能满足“线与”逻辑，也即SDA线上多个从机中的任何一个拉低了SDA，就会导致SDA为0。

主机为什么使用开漏？试想，
主机如果使用了推挽，当主机释放SDA时（令SDA=1时），相当于SDA被接通到VCC，这时从机无法控制SDA为0；
主机如果使用了开漏，当主机释放SDA时（令SDA=1时），相当于SDA被悬空上拉到VCC，这时从机可以拉低SDA，使SDA=0，也可以释放SDA使SDA=1，这样从机才能发数据。

void i2c_io_Init(void)
{					     
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB1PeriphClockCmd(IIC_APB1Periph, ENABLE);	
	   
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = IIC_SCL_PIN | IIC_SDA_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT ;   //输出，读SDA时要改成输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//IIC要求必须上拉
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;//IIC要求必须开漏输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(IIC_GPIOx, &GPIO_InitStructure);	

	GPIO_SetBits(IIC_GPIOx, IIC_SCL_PIN | IIC_SDA_PIN);//开漏写1上拉，释放总线	
}

为了能任意控制SCL的频率，建议用IO模拟时，把delay函数的实参定义为宏或变量，以便于修改。一般常用的SCL频率为100KHZ~400KHZ。

 

二、软件操作相关（硬件IIC）

用的是3.5版本的固件库

固件库中有些宏的名字起得并不好，这里主要做一些注释，方便以后查阅。而且还发现固件库做的各种检查实在是很繁琐，比如检查字节是否发送完毕，库函数不仅会检测字节是否发送完毕，还顺便同时检测5/6个比特位。如果对程序的速度需要优化的话，可以在库函数的基础上自己改改。

每次执行IIC操作后，都要检查操作的结果，检查所用的函数为I2C_CheckEvent(I2Cx, event)，其中event为4B，高2B是I2C_SR2寄存器，低2B为I2C_SR1寄存器。

1、发送起始信号

I2C_GenerateSTART(I2C2,ENABLE);//起始信号
while(!I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));//等待起始信号完毕

其中I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT宏代表SR2=b_0000_0011，SR1=b_0000_0001，也即SR共有3个bit置位，分别代表：IIC正在通信（忙标志）、当前为主机模式、起始信号已发送完毕。

PS：IIC的忙标志位SR2.1是由硬件自动置位和清除的，只要SCL或SDA中出现低电平，该bit就会被置1。

2、发送片选信号（写）

I2C_Send7bitAddress(I2C2, DB5883_CHIP_ADDR,I2C_Direction_Transmitter);//发送片选地址+写信号
while(!I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));//等待片选字节发送完毕，且等待从机的ack

其中I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED代表SR2=b_0000_0111,SR1=B_1000_0010，共5 bits置位，分别代表：数据已发送、正忙标志、是主机模式、数据寄存器已空、片选地址已发送（且已收到从机的ack）

3、发送片选信号（读）

I2C_Send7bitAddress(I2C2, DB5883_CHIP_ADDR,I2C_Direction_Receiver);//发送片选地址+读信号
while(!I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));//等待片选地址发送完成，且等待从机ack

其中I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED代表SR2=b_0000_0011,SR1=B_0000_0010，共3 bits置位，分别代表：正忙标志、是主机模式、片选地址已发送（且已收到从机的ack）

4、发送一个字节的数据

I2C_SendData(I2C2,REG_Address);
while(!I2C_CheckEvent(I2C2,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));//等待字节发送完毕，且等待从机ack

I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED代表SR2=b_0000_0111,SR1=B_1000_0100，共5 bits置位，分别代表：数据已发送、正忙标志、是主机模式、数据寄存器已空、收到了从机的ack。

5、设置主机接收到一个字节后要发送Ack还是NoAck

I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, DISABLE);//不发送Ack（也即发送NoAck）

6、读取从机发来的字节

//等待读信号(选寄存器)信号发送完成
I2C_AcknowledgeConfig(I2C2, DISABLE);//设置为NoAck模式
while(!(I2C_CheckEvent(I2C2, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)));//直到接收完从机发来的字节
REG_data=I2C_ReceiveData(I2C2);//读出寄存器数据
I2C_GenerateSTOP(I2C2,ENABLE);//停止信号

有些iic从机支持被主机连续读多个字节，一般这种设备在被连续读时，主机每收到从机的一个字节，主机都要向从机发送ACK，直到读完最后一个字节，主机向从机发送NoAck，这时从机会停止发送，从机会等待主机发起stop信号或从机自动超时等待新的start

三、软件操作相关（软件模拟IIC）