STM32F10x学习IIC总线通信

IIC协议
实验代码小结

IIC协议

IIC总线在传输数据的过程中一共有三种类型信号，分别为：开始信号、结束信号和应答信号。这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。同时我们还要介绍其空闲状态、数据的有效性、数据传输。

先来看一下IIC总线的时序图：

起始信号与停止信号

起始信号：当时钟线SCL为高期间，数据线SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号；
停止信号：当时钟线SCL为高期间，数据线SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

应答信号

1. 发送器每发送一个字节（8个bit），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。
2. 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；
3. 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数据线SDA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，并释放数据线SDA，以便主控接收器发送一个停止信号P。

数据有效性
IIC总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定；只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。
即：数据在时钟线SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在在下降沿到来之前必须稳定。

数据的传达
在IIC总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应（或同步控制），即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。
延时时间

IIC总线的数据传送
IIC总线上的每一个设备都可以作为主设备或者从设备，而且每一个设备都会对应一个唯一的地址（地址通过物理接地或者拉高），主从设备之间就通过这个地址来确定与哪个器件进行通信，在通常的应用中，我们把CPU带I2C总线接口的模块作为主设备，把挂接在总线上的其他设备都作为从设备。
也就是说，主设备在传输有效数据之前要先指定从设备的地址，地址指定的过程和上面数据传输的过程一样，只不过大多数从设备的地址是7位的，然后协议规定再给地址添加一个最低位用来表示接下来数据传输的方向，0表示主设备向从设备写数据，1表示主设备向从设备读数据。

写1个字节，1个字节有8位，一位一位的写，循环8次

//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    拉低时钟 才可以改变SDA线上的数据
    for(t=0;t<8;t++)   //一个字节有8位，要把并行数据转化为串行数据
    {              
        //IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
  if((txd&0x80)>>7)   //判断要传输的数据最高位是否为1  
   IIC_SDA=1;    //如果是1 就发送1 如果是0 就发送0
  else
   IIC_SDA=0;
  txd<<=1;   //把要传输的8位并行数据 左移一位 
  delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的
  IIC_SCL=1;   //SCL出现上升沿  在上升沿出现之前，SDA上的数据必须稳定
  delay_us(2); 
  IIC_SCL=0; 
  delay_us(2);
    }  
}    

读1个字节，1个字节有8位数据，一位一位的读取，循环8次

//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++ )   //一个字节有8位，要串行一位一位的读出
 {
        IIC_SCL=0; 
        delay_us(2);
  IIC_SCL=1;
        receive<<=1;       //每次读之前，数据左移，把串行数据变为并行数据
        if(READ_SDA)receive++;   //读当前位 如果READ_SDA=1   那么当前位由0变为1 
  delay_us(1); 
    }  
//在读完一个字节的数据之后，决定是发送响应信号还是不发送给响应信号 
    if (!ack)
        IIC_NAck();//发送nACK
    else
        IIC_Ack(); //发送ACK   
    return receive;
}

从 从设备中读出一个字节的数据，一个字节有8位

//在AT24CXX指定地址读出一个数据
//ReadAddr:开始读数的地址  
//返回值  :读到的数据
u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr)   //我们的CPU和AT24Cxx这个芯片通信，CPU相当于主设备，IIC相当于从设备
{      
 u8 temp=0;                          
    IIC_Start();  
 if(EE_TYPE>AT24C16)   //EE_TYPE  是存储器的信号芯片  #define EE_TYPE AT24C02
 {
  IIC_Send_Byte(0XA0);    //主设备首先发送的是地址，地址一般都是7位，在最后一位加上0或1表明传输的方向，0表示写命令，向从设备写数据，1表示读命令，向从设备读数据
  IIC_Wait_Ack();
  IIC_Send_Byte(ReadAddr>>8);//发送高地址
  IIC_Wait_Ack();   
 }else 
 {
  IIC_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1));   //发送器件地址0XA0,写数据  
 }  
 IIC_Wait_Ack(); 
   IIC_Send_Byte(ReadAddr%256);   //发送低地址   2^8=256   ReadAddr%256即取ReadAddr的低八位
 IIC_Wait_Ack();     
 IIC_Start();  //开始信号      
 IIC_Send_Byte(0XA1);           //进入接收模式    最后一位为1 表示往从设备读数据    
 IIC_Wait_Ack();  
    temp=IIC_Read_Byte(0);    //参数为0表示不给应答信号  
    IIC_Stop();//产生一个停止条件     
 return temp;
}

往从设备中（基地址＋偏移地址）写一个字节的数据，一个字节有8位

//在AT24CXX指定地址写入一个数据
//WriteAddr  :写入数据的目的地址    
//DataToWrite:要写入的数据
void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite)
{                                
    IIC_Start();  
 if(EE_TYPE>AT24C16)
 {
  IIC_Send_Byte(0XA0);     //发送写命令   这里的0xA0 即1010 0000 是IC设备24C02的器件地址 前7位都是地址，最后一位是0 表示对从设备是写操作
  IIC_Wait_Ack();
  IIC_Send_Byte(WriteAddr>>8);//发送高地址
  }else
 {
  IIC_Send_Byte(0XA0+((WriteAddr/256)<<1));   //发送器件地址0XA0,写数据 
 }  
 IIC_Wait_Ack();    
    IIC_Send_Byte(WriteAddr%256);   //发送低地址
 IIC_Wait_Ack();                    
 IIC_Send_Byte(DataToWrite);     //发送字节          
 IIC_Wait_Ack();            
    IIC_Stop();//产生一个停止条件 
 delay_ms(10);  
}

具体还有往从设备，写/读一定长度的数据，写/读一定个数的数据，具体代码参考实验23 IIC实验（战舰板STM32F103ZET6 库函数开发程序源码）