09 标准库软件模拟I2C时序

引言：

你需要的I2C知识这里都有， 本文涵盖了I2C的基本知识和在各个主流平台的开发实例， 总之， 你需要的，都在这里， 后续我也会继续更新在嵌入式开发中常见的通信协议。

一、I2C的基本知识

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1. I2C介绍

         IIC总线是Philips公司在八十年代初推出的一种串行、半双工总线，主要用于近距离、低速的芯片之间的通信；IIC总线有两根双向的信号线，一根数据线SDA用于收发数据，一根时钟线SCL用于通信双方时钟的同步；IIC总线硬件结构简单，成本较低，因此在各个领域得到了广泛的应用

2 I2C的几种常见通信时序

主机向从机发送数据

从机向主机发送数据

主机先向从机发送数据，然后从机再向主机发送数据

   IIC总线是一种多主机总线，连接在IIC总线上的器件分为主机和从机 主机有权发起和结束一次通信，而从机只能被主机呼叫；当总线上有多个主机同时启用总线时，IIC也具备冲突检测和仲裁的功能来防止错误产生；

每个连接到IIC总线上的器件都有一个唯一的地址(7bit)，且每个器件都可以作为主机也可以作为从机(同一时刻只能有一个主机),总线上的器件增加和删除不影响其他器件正常工作；IIC总线在通信时总线上发送数据的器件为发送器，接收数据的器件为接收器；

二、软件模拟I2C

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#ifndef __MYI2C_H
#define __MYI2C_H

void MyI2C_Init(void);
void MyI2C_Start(void);
void MyI2C_Stop(void);
void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte);
uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void);
void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit);
uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void);

#endif

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, (BitAction)BitValue);
	Delay_us(10);
}

void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, (BitAction)BitValue);
	Delay_us(10);
}

uint8_t MyI2C_R_SDA(void)
{
	uint8_t BitValue;
	BitValue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11);
	Delay_us(10);
	return BitValue;
}

void MyI2C_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;         //开漏输出,，因为I2C总线默认是电阻弱上拉
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11);      //将模拟的两个引脚设置为默认高电平
}

//起始条件：在SCL为高电平的时候， 数据线由高变低
void MyI2C_Start(void)
{
	MyI2C_W_SDA(1);
	MyI2C_W_SCL(1);
	MyI2C_W_SDA(0);
	MyI2C_W_SCL(0);
}

//结束条件：在scl的高电平期间， SDA由低变高
void MyI2C_Stop(void)          
{
	MyI2C_W_SDA(0);
	MyI2C_W_SCL(1);
	MyI2C_W_SDA(1);
}

void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < 8; i ++)
	{
		MyI2C_W_SDA(Byte & (0x80 >> i));   //高位先行
		MyI2C_W_SCL(1);
		MyI2C_W_SCL(0);         //scl为低电平的时候往数据线上准备数据
	}
}

uint8_t MyI2C_ReceiveByte(void)
{
	uint8_t i, Byte = 0x00;
	MyI2C_W_SDA(1);
	for (i = 0; i < 8; i ++)
	{
		MyI2C_W_SCL(1);         //时钟线为高的时候读取数据，这个期间需要保持稳定
		if (MyI2C_R_SDA() == 1){            //对应的哪一位为1， 就将其置1
			Byte |= (0x80 >> i);
		}
		MyI2C_W_SCL(0);
	}
	return Byte;
}


//确认信号，在SCL的高电平期间， 将sda拉低
void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit)
{
	MyI2C_W_SDA(AckBit);
	MyI2C_W_SCL(1);
	MyI2C_W_SCL(0);
}

uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void)
{
	uint8_t AckBit;
	MyI2C_W_SDA(1);
	MyI2C_W_SCL(1);
	AckBit = MyI2C_R_SDA();
	MyI2C_W_SCL(0);
	return AckBit;
}

以上便是软件模拟i2c的全部代码，说一下本质， 以及软件模拟i2c时序的优点， 本质就是控制GPIO引脚输出高低电平来模拟I2C通信的时序。

软件模拟I2C的优点： 因为在咱们的SOC内部虽然集成了I2C硬件控制器， 但是数量有限， 使用软件I2C就可以将具有GPIO功能的引脚改造成为i2c协议， 这也就是为什么这个协议如此强大和受欢迎。

这些代码， 我认为能看懂实在干嘛就行， 真正用的时候再来我这里复制过去， 改一下引脚， 哎呀， 忘记把引脚，时钟，封装成宏了， 算了， 大家在使用的时候全部替换一下， 替换成那么的引脚， 大家将这些经常发生变动的地方封装一下， 这样会很方便。