51单片机——I2C总线

单片机——I²C

宗旨：技术的学习是有限的，分享的精神的无限的。

        UART 属于异步通信，比如电脑发送给单片机，电脑只负责把数据通过TXD 发送出来即可，接收数据是单片机自己的事情。而 I2C 属于同步通信， SCL 时钟线负责收发双方的时钟节拍， SDA 数据线负责传输数据。 I2C 的发送方和接收方都以 SCL 这个时钟节拍为基准进行数据的发送和接收。

        I²C总线包括SCL,SDA 两根信号线，其中SCL是时钟线，SDA是数据线。

1、起始信号

        UART 通信是从一直持续的高电平出现一个低电平标志起始位；而 I2C 通信的起始信号的定义是 SCL 为高电平期间， SDA 由高电平向低电平变化产生一个下降沿，表示起始信号。

 

2、数据传输

       UART 是低位在前，高位在后；而 I2C 通信是高位在前，低位在后。UART 通信数据位是固定长度，波特率分之一，一位一位固定时间发送完毕就可以了。而 I2C 没有固定波特率，但是有时序的要求，要求当 SCL 在低电平的时候， SDA 允许变化。

 

3、停止信号

        UART 通信的停止位是一位固定的高电平信号； 而 I2C 通信停止信号的定义是 SCL 为高电平期间， SDA 由低电平向高电平变化产生一个上升沿，表示结束信号。

 

4、写完从器件之后等待从器件的应答

         在主器件完成对从器件的写操作时候（每次会有一个字节的数据），主器件会等待从器件发送指示信号，这个指示信号是说从器件已经接受到了主器件的数据，这是由从器件的硬件来完成的，不需要主器件来软件操作，只需要等待；

 

5、主器件读完数据后向从器件发送应答信号

         这其实包括两种情况，一种是主器件读完后还要继续读就要发送一个继续读的信号（其实就是发送0），另一种就是不再继续读了，就要发送停止读信号（其实就是发送1）。

 

6、I2C寻址模式

        I2C 通信的起始信号(Start)后，首先要发送一个从机的地址，这个地址一共有 7位，紧跟着的第 8 位是数据方向位(R/W)，“ 0”表示接下来要发送数据（写），‘“ 1”表示接下来是请求数据（读）。第九位 ACK应答。 

#include<reg52.h>
#include<intrins.h>

#define I2CDelay()  {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}
sbit I2C_SCL = P3 ^ 7;
sbit I2C_SDA = P3 ^ 6;

/* 产生总线起始信号 */
void I2CStart()
{
  I2C_SDA = 1; //首先确保SDA、SCL都是高电平
  I2C_SCL = 1;
  I2CDelay();
  I2C_SDA = 0; //先拉低SDA
  I2CDelay();
  I2C_SCL = 0; //再拉低SCL
}
/* 产生总线停止信号 */
void I2CStop()
{
  I2C_SCL = 0; //首先确保SDA、SCL都是低电平
  I2C_SDA = 0;
  I2CDelay();
  I2C_SCL = 1; //先拉高SCL
  I2CDelay();
  I2C_SDA = 1; //再拉高SDA
  I2CDelay();
}
/* I2C总线写操作，dat-待写入字节，返回值-从机应答位的值 */
bit I2CWrite(unsigned char dat)
{
  bit ack; //用于暂存应答位的值
  unsigned char mask;  //用于探测字节内某一位值的掩码变量

  for (mask = 0x80; mask != 0; mask >>= 1) //从高位到低位依次进行
  {
    if ((mask & dat) == 0) //该位的值输出到SDA上
    {
      I2C_SDA = 0;
    }
    else
    {
      I2C_SDA = 1;
    }
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 1;          //拉高SCL
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 0;          //再拉低SCL，完成一个位周期
  }
  I2C_SDA = 1;   //8位数据发送完后，主机释放SDA，以检测从机应答
  I2CDelay();
  I2C_SCL = 1;   //拉高SCL
  ack = I2C_SDA; //读取此时的SDA值，即为从机的应答值
  I2CDelay();
  I2C_SCL = 0;   //再拉低SCL完成应答位，并保持住总线

  return (~ack); //应答值取反以符合通常的逻辑：
  //0=不存在或忙或写入失败，1=存在且空闲或写入成功
}
/* I2C总线读操作，并发送非应答信号，返回值-读到的字节 */
unsigned char I2CReadNAK()
{
  unsigned char mask;
  unsigned char dat;

  I2C_SDA = 1;  //首先确保主机释放SDA
  for (mask = 0x80; mask != 0; mask >>= 1) //从高位到低位依次进行
  {
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 1;      //拉高SCL
    if(I2C_SDA == 0)  //读取SDA的值
    {
      dat &= ~mask;  //为0时，dat中对应位清零
    }
    else
    {
      dat |= mask;  //为1时，dat中对应位置1
    }
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 0;      //再拉低SCL，以使从机发送出下一位
  }
  I2C_SDA = 1;   //8位数据发送完后，拉高SDA，发送非应答信号
  I2CDelay();
  I2C_SCL = 1;   //拉高SCL
  I2CDelay();
  I2C_SCL = 0;   //再拉低SCL完成非应答位，并保持住总线

  return dat;
}
/* I2C总线读操作，并发送应答信号，返回值-读到的字节 */
unsigned char I2CReadACK()
{
  unsigned char mask;
  unsigned char dat;

  I2C_SDA = 1;  //首先确保主机释放SDA
  for (mask = 0x80; mask != 0; mask >>= 1) //从高位到低位依次进行
  {
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 1;      //拉高SCL
    if(I2C_SDA == 0)  //读取SDA的值
    {
      dat &= ~mask;  //为0时，dat中对应位清零
    }
    else
    {
      dat |= mask;  //为1时，dat中对应位置1
    }
    I2CDelay();
    I2C_SCL = 0;      //再拉低SCL，以使从机发送出下一位
  }
  I2C_SDA = 0;   //8位数据发送完后，拉低SDA，发送应答信号
  I2CDelay();
  I2C_SCL = 1;   //拉高SCL
  I2CDelay();
  I2C_SCL = 0;   //再拉低SCL完成应答位，并保持住总线

  return dat;
}