嵌入式】基于STC89C52RC的51单片机学习（十二）——IIC协议

一、概述

 IIC（Inter-Integrated Circuit） 集成电路总线

IIC串行总线一般有两跟信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL,其时钟信号由主控器件产生。所有接到IIC总线设备上的串行数据SDA都接到总线SDA上，各设备的时钟线SCL接到SCL上。对于并联在一条总线上的每一个IC都有唯一的地址。

​

二、IIC协议

IIC在传输数据的过程中有三种类型的信号 ，分别为：开始信号、结束信号和应答信号。

（1）起始信号和终止信号：

​

 注意这里只有当SCL为高电平时，当遇到下降沿，则为起始信号，当为上升沿为终止信号

 SDA只在SCL为低电平时修改数据

void IIC_Start()
{
	scl = 0;//防止雪花
	sda = 1;
	scl = 1;
	_nop_();
	sda = 0;
	_nop_();
}

void IIC_Stop()
{
	scl = 0;//防止雪花
	sda = 0;
	scl = 1;
	_nop_();
	sda = 1;
	_nop_();
}

 （2）应答信号

发送方每发送一个字节（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，应答信号为低电平时，规定为有效应答（ACK，简称应答位），表示接收器已经成功接收了该字节；应答信号为高电平时，规定为非NACK），表示没有成功收到

​

char  IIC_ACK()
{
	char flag;
	sda =1;//在时钟脉冲9期间，将sda拉高，释放数据线，接收器反馈一个应答信号
	_nop_();
	scl = 1;
	_nop_();
    flag = sda;//读反馈回来的信息
	_nop_();
	scl = 0;
	_nop_();
	return flag;
}

（3）发送数据 

IIC在SCL的每一个低电平上改变SDA的值，并当DCL为高电平时传输数据

​

void IIC_Send_Byte(char dataSend)
{
	int i;
	for(i = 0;i<8;i++){
        scl = 0;//scl拉低，让sda做好数据准备
		sda = dataSend & 0x80;//获得dataSend的高位
		_nop_();//发送的数据建立时间
		scl = 1;//scl拉高开始发送
		_nop_();//数据传输时间
		scl = 0;//发送完毕拉低
		_nop_();
		dataSend <<= 1;
    }
}

三、IIC的应用——oled液晶显示

（1）自己对于oled的简单理解：

   我的oled是128*64（像素）大小的，也就是说有这么多个“点”，给每个点写0，就是灭的，写1就是亮的。它是64行128列，为了方便管理，将每8行分为一页，共八页，也就是说每页是8行，128列。

关于oled这篇文章讲的不错：https://www.yii666.com/blog/389047.html

 （2）oled刷新的三种模式

     页地址模式、水平地址模式还有垂直地址模式 其实差别在于显示完本位置后，下一位要在哪显示的问题。

    页地址模式

         每一页一列一列刷新（每列8bit），刷新完一行继续从下一行开始刷新，默认是这种方式，刷新每一页时列自动加一，但是刷新下一页时需要自己重新设定列，否则会从上次刷新的列处继续向后刷新。

        在页模式中，显示RAM读写完后，列地址指针自动加一。如果列地址指针到达了列地址尾部，列地址指针重新回到列地址开始的地方，但是页地址指针不变。用户要设置新的页指针和列指针来获取下一页RAM的内容。

   水平地址模式

        在水平地址中，显示RAM读写完后，列地址指针自动加一。如果列地址指针到达了列地址尾部，列地址指针重新回到列开始地址，同时页地址指针也加一。而PAGE和列地址指针扫描每页地址的模型在下面。当列地址指针和页指针都到达末尾时，两个指针会调回到列地址和页地址指针开始的位置（图中虚线所示）。

页地址模式

  在垂直地址中，显示RAM读写完后，页地址指针自动加一。如果页地址指针到达了页地址尾部，页地址指针重新回到页开始地址，同时列地址指针也加一。而PAGE和列地址指针扫描地址的模型在下面。当列地址指针和页指针都到达末尾时，两个指针会调回到列地址和页地址指针开始的位置（图中虚线所示）。

   

 oled使用的是IIC协议，其通信过程如图：若要写一个命令给主机的话，步骤如下：（可以查看oled的手册，信息更详细）

    1.strat
    2.写从机地址Slave Address 01111000

      0:红色标注的0，用于区分不同的从机，I2C一个主机可以挂载多个从机

      0:绿色标注的0,用于判断接下来是读还是写
    3.ACK
    4.Control byte  共8bit一字节, 7bit:Co,6 bit :D/C,  其余位为0
     (0)(0)0000 写入命令，(0)(1)0000写入数据 */
    5.ACK
    6.写入命令
    7.ACK

    8.Stop

  显示数据，则需要根据实际情况和需要来显示了。每一次传输的数据和显示的数据都只能是8位，因此，如果要显示16x8（16行，8列）的数据，则必须要跨页显示，所以要定位到对应的位置来显示对应的数字。同样，如果需要显示图片，那么只需要使用取模软件来得到其16进制显示即可。但要注意取模的方式：从上到下8位（上面为低位，下面为高位）为一个字节，从左往右递增。  

void Oled_Write_Cmd(char cmd)
{
    //1.strat
	IIC_Start();
	//2.写从机地址Slave Address 01111000
	IIC_Send_Byte(0x78);
	//3.ACK
	IIC_ACK();
	/*4.Control byte  共8bit一字节,7bit:Co,6bit :D/C,其余位为0
	 (0)(0)0000 写入命令，(0)(1)0000写入数据 */
	IIC_Send_Byte(0x00);//(0)(0)000000
	//5.ACK
	IIC_ACK();
	//6.写入命令
	IIC_Send_Byte(cmd);
	//7.ACK
	IIC_ACK();
	//8.Stop
	IIC_Stop();
}

写数据同理，只需要修改一下 IIC_Send_Byte(0x40）；

 （1）oled显示一个点

要在oled上显示一个点，我们需要初始化它，这里就需要用到我们前面写的IIC代码了，查看手册，我们需要一下的初始化，有兴趣的可以仔细看看

void Oled_Init()
{
	Oled_Write_Cmd(0xae);//（01）display off (0xae)
	Oled_Write_Cmd(0x00);//（02）set low column address (0x00)
	Oled_Write_Cmd(0x10);//（03）set high column address (0x10)
	Oled_Write_Cmd(0x40);//（04）set start line address (0x40)
	Oled_Write_Cmd(0xb0);//（05）set page address (0xb0)
	Oled_Write_Cmd(0x81);//（06）contract control (0x81)
    Oled_Write_Cmd(0xFF);//（07）send 0xff (多字节指令) --128 
	Oled_Write_Cmd(0xa1);//（08）set segment remap (0xa1)
	Oled_Write_Cmd(0xa6);//（09）set normal/reverse (0xa6)
	Oled_Write_Cmd(0xa8);//（10）set multiplex ratio (1 to 64) (0xa8 )
    Oled_Write_Cmd(0x3f);//（11）set duty 1/32 (0x3f)
    Oled_Write_Cmd(0xc8);//（12）com scan direction (0xc8)
	Oled_Write_Cmd(0xd3);//（13）set display offset (0xd3)
    Oled_Write_Cmd(0x00);//（14）send 0x00 
	Oled_Write_Cmd(0xd5);//（15）set osc division (0xd5)
	Oled_Write_Cmd(0x80);//（16）send 0x80
	Oled_Write_Cmd(0xd8);//（17）set area color mode off (0xd8)
	Oled_Write_Cmd(0x05);//（18）send 0x05
	Oled_Write_Cmd(0xd9);//（19）set pre-charge period (0xd9)
	Oled_Write_Cmd(0xf1);//（20）send 0xf1
	Oled_Write_Cmd(0xda);//（21）set com pin configuration (0xda)
	Oled_Write_Cmd(0x12);//（22）send 0x12
	Oled_Write_Cmd(0xdb);//（23）set Vcomh (0xdb)
	Oled_Write_Cmd(0x30);//（24）send 0x30
	Oled_Write_Cmd(0x8d);//（25）set charge pump enable (0x8d)
	Oled_Write_Cmd(0x14);//（26）send 0x14
	Oled_Write_Cmd(0xaf);//（27）turn on oled panel(0xaf)
}

   初始化完了，要显示一个点，首先我们先选择一页，然后确定是哪一列

  相关的寄存器如下

​

 比如要在第一页发送一个点，则写入 Oled_Write_Cmd（0xB0)；即可

   配置列的寄存器

​

 配置列需要设置两次，高位和低位Oled_Write_Cmd（0x00)；

                                                      Oled_Write_Cmd（0x10)；

                         //设置从第0列开始，注意这里是16进制，设置时要注意转换

接下来就显示一个点吧：注意这里没有学到清屏，刚开始打开很有可能有很多雪花，下面学到清屏就可以解决了，代码中还设置了寻址模式，默认为页寻址,可以不设置，需要时可以查看数据手册中相关寄存器的配置。

void main()
{
	//1.OLED初始化
	Oled_Init();
	//2.选择一个位置
	//2.1确认页寻址模式
	Oled_Write_Cmd(0x20);
	Oled_Write_Cmd(0x02);
	//2.2选择PAGE0  1011 0000
	//选择从那一页开始
	Oled_Write_Cmd(0xB0);
	Oled_Write_Cmd(0x00);//显示在某一列
	Oled_Write_Cmd(0x10);
	
	Oled_Write_Data(0x80);//显示一个点

	while(1);//死循环防止程序退出看不到结果
}

（2）oled清屏 

上面学习过了如何显示一个点，清屏就很简单了，其实就是扫描屏幕上的每一个点然后将其置为0

void Oled_Clear()
{
	int i,j;
	for(i=0;i<8;i++){
       Oled_Write_Cmd( 0xB0 + i );//page0-page7
	   Oled_Write_Cmd(0x00);//每个page从0列开始
	   Oled_Write_Cmd(0x10);
		//从0到127列，依次写入0，每写入数据，列地址自动偏移
	   for(j=0;j<128;j++){
		   Oled_Write_Data(0);
       }
    }
}

（3）oled显示字符‘A’ 

显示一个字符‘A’,我们需要借助液晶显示字模工具，如下

打开软件， 选择 参数设置—>其他选项

按照如下方式设置

 

设置完后继续 参数设置—>文字输入区字体选择 ，选择想要的字体大小，这里我们选12号（宽*高=8*16），后期方便显示 

选择完成后在右下方输入字符，并按"回车+Ctrl"，就会出现字符A的点阵图，如下

 之后选择 取模方式—>C51格式 下方出现字符对应点阵，复制即可使用

 该字符 宽*高=8*16，正好占两页，；有8列

/*--  文字:  A  --*/
/*--  宋体12;  此字体下对应的点阵为：宽x高=8x16   --*/
char A1[8]={0x00,0x00,0xC0,0x38,0xE0,0x00,0x00,0x00};
char A2[8]={0x20,0x3C,0x23,0x02,0x02,0x27,0x38,0x20};


void main()
{
    int i;
	
	Oled_Init();         //1.OLED初始化
	Oled_Clear();        //2.清屏
	Oled_Write_Cmd(0x20);//3.选择一个位置,确认页寻址模式
	Oled_Write_Cmd(0x02);

	Oled_Write_Cmd(0xB0);//4.选择从哪一页开始
	Oled_Write_Cmd(0x00);//5.选择从哪一行开始
	Oled_Write_Cmd(0x10);
	
	for(i=0;i<8;i++){ 
		Oled_Write_Data(A1[i]);
    }
	Oled_Write_Cmd(0xB1);//4.选择从哪一页开始
	Oled_Write_Cmd(0x00);//5.选择从哪一行开始
	Oled_Write_Cmd(0x10);	
	for(i=0;i<8;i++){ 
		Oled_Write_Data(A2[i]);
    }

	while(1);//死循环防止程序退出看不到结果
}

  (4) oled显示一行字符  

上面显示了一个字符，那么显示一行字符其实也不难了，在字模软件中找到对应字的点阵，封装成数组，写到oled中即可，这里就不展示了

（5）oled显示图片 

oled显示128*64像素的图片，这里可以打开电脑画板选择大小后自己画，也可以自己找一张图，但是图片一定要时bmp格式的

   

​

        在字模软件中选择打开图像图标选中即可

​

      选择 取模方式—>C5格式，生成点阵

​

 这里一共生成了128*8个8bit的16进制数，将它存入数组中，依次显示，这里显示和电脑清屏类似，不过写的不是零，而是数组中的数。

 这里数组过于庞大，就不显示代码了，截图看一下：

注意这里定义数组时前面要加code:以前也用到过，但是没有细查，后来找了几篇文章看了看，其实就是数组太大了，给它重新找个地方放着。

https://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor/132368516?spm=1000.2115.3001.5352

void Show_Bmp()
{
	char i;
	int j;
	for( i= 0;i<8;i++){
		Oled_Write_Cmd( 0xB0 + i );//选择从哪一页开始
		Oled_Write_Cmd(0x00);//选择从哪一列开始
		Oled_Write_Cmd(0x10);
		for(j=128*i;j<128*(i+1);j++){
			Oled_Write_Data(bmp[j]);
		}
	}
}

主函数也很简单，只是调用一下： 

void main()
{

	Oled_Init();         //1.OLED初始化
	Oled_Clear();        //2.清屏
	Oled_Write_Cmd(0x20);//3.选择一个位置,确认页寻址模式
	Oled_Write_Cmd(0x02);
	
    Show_Bmp();

	while(1);//死循环防止程序退出看不到结果
}

 成果展示一下吧：

                                      ​