14.1 IIC简介
IIC（Inter-Integrated Circuit），中文集成电路总线，是一种串行通信总线，使用多主从架构。I2C串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。主设备通过两个IO口便可以访问许多设备，因此可以节约IO口。IIC主从之间只有一根数据线，可以收数据，也可以发数据，但是不能同时收发，因此IIC属于半双工的通信模式。IIC硬件电路通常两根线接4.7K-10K电阻上拉到3.3V。结构如下图所示。
14.2 IIC时序
IIC两根线传输数据的信号分为开始信号，传输信号，应答信号，结束信号。
开始信号：SCL为高电平时，SDA由高向低跳变。
传输信号：SCL为高电平时，SDA的电平信号(整个SCL为高时，要确保SDA信号保持不变，只有SCL低电平时，SDA电平才能改变)。
应答信号：传输信号完成后，SDA在SCL低电平时输出高电平，然后修改为输入模式，待SCL为高时读取SDA电平，为高是否定应答信号，为低是肯定应答信号。
结束信号：SCL为高电平时，SDA由低向高跳变。
如下图，即完成一次8字节数据传输，发送的数据为：0xB2，(二进制: 10110110)
1: 开始信号；
2：数据改变，只有SCL为低时才能修改；
3-10：数据传输，数据为0xB2，(二进制: 10110110)
11：应答信号：高为从机确定收到数据，低为从机不确定收到数据
12: 结束信号
14.3 软件模拟源码：
#include "soft_iic.h"
#include "delay.h"
//IO操作函数
#define IIC_SCL PBout(6) //SCL
#define IIC_SDA PBout(7) //SDA
#define READ_SDA PBin(7) //输入SDA
//IO方向设置
#define SDA_IN() {
GPIOB->MODER&=~(3<<(7*2));GPIOB->MODER|=0<<7*2; } //PB7输入模式
#define SDA_OUT() {
GPIOB->MODER&=~(3<<(7*2));GPIOB->MODER|=1<<7*2; } //PB7输出模式
//初始化IIC
void IICInit(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//GPIOB8,B9初始化设置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; //普通输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1;
}
//产生IIC起始信号
static void IIC_Start(void)
{
SDA_OUT(); //sda线输出
IIC_SDA=1;
IIC_SCL=1;
DelayUs(4);
IIC_SDA=0; //START:when CLK is high,DATA change form high to low
DelayUs(4);
IIC_SCL=0; //钳住I2C总线，准备发送或接收数据
}
//产生IIC停止信号
static void IIC_Stop(void)
{
SDA_OUT(); //sda线输出
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=0; //STOP:when CLK is high DATA change form low to high
DelayUs(4);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1; //发送I2C总线结束信号
DelayUs(4);
}
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败 0，接收应答成功
static u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
u8 ucErrTime=0;
SDA_IN(); //SDA设置为输入
IIC_SDA=1;DelayUs(1);
IIC_SCL=1;DelayUs(1);
while(READ_SDA)
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250) // 超时错误
{
IIC_Stop();
return 1;
}
}
IIC_SCL=0; //时钟输出0
return 0; // 有应答返回0
}
//产生ACK应答
static void IIC_Ack(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=0;
DelayUs(2);
IIC_SCL=1;
DelayUs(2);
IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答
static void IIC_NAck(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
DelayUs(2);
IIC_SCL=1;
DelayUs(2);
IIC_SCL=0;
}
static void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
u8 t;
SDA_OUT();
IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
for(t=0;t<8;t++)
{
IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
txd<<=1;
DelayUs(2); //对TEA5767这三个延时都是必须的
IIC_SCL=1;
DelayUs(2);
IIC_SCL=0;
DelayUs(2);
}
}
static 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++ )
{
IIC_SCL=0;
DelayUs(2);
IIC_SCL=1;
receive<<=1;
if(READ_SDA)receive++;
DelayUs(1);
}
if (ack)
IIC_Ack(); //发送ACK
else
IIC_NAck(); //发送nACK
return receive;
}
直接调用以上API函数，可以读写24C02(EEPROM)。
// 读1字节内容
u8 W24C_ReadOneByte(u16 addr, u8* data)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0xA0);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 1; // err
}
IIC_Send_Byte(addr>>8);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 2; // err
}
IIC_Send_Byte(addr&0x0FF);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 3; // err
}
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0xA1);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 4; // err
}
data[0] = IIC_Read_Byte(0);
IIC_Stop();
return 0;
}
// 读n字节内容
u8 W24C_ReadByte(u16 addr, u8* buf, u16 len)
{
u16 i;
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0xA0);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 1; // err
}
IIC_Send_Byte(addr>>8);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 2; // err
}
IIC_Send_Byte(addr&0x0FF);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 3; // err
}
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0xA1);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 4; // err
}
for(i=0; i<len; i++)
{
buf[i] = IIC_Read_Byte(1);
}
IIC_Stop();
return 0;
}
u8 W24C_WriteOneByte(u16 addr, u8 data)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0xA0);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 1; // err
}
IIC_Send_Byte(addr>>8);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 2; // err
}
IIC_Send_Byte(addr&0x0FF);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 3; // err
}
IIC_Send_Byte(data);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 4; // err
}
IIC_Stop();
DelayMs(5);
return 0;
}
u8 W24C_WriteByteHighSpeed(u16 addr, u8* data, u8 len)
{
u8 i;
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0xA0);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 1; // err
}
IIC_Send_Byte(addr>>8);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 2; // err
}
IIC_Send_Byte(addr&0x0FF);
if(1 == IIC_Wait_Ack())
{
return 3; // err
}
for(i=0; i<len; i++)
{
IIC_Send_Byte(data[i]);
IIC_Wait_Ack();
}
IIC_Stop();
DelayMs(5);
return 0;
}
u8 W24C_WriteBytes(u16 addr, u8* data, u8 len)
{
while(len--)
{
W24C_WriteOneByte(addr,*data);
addr++;
data++;
}
return 0;
}