STM32F407 IIC通信

1、IIC 介绍

        IIC(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由数据线 SDA 和时钟线 SCL 构成的两线式串行总线，可发送和接收数据，常用于 MPU/MCU 与外部设备连接通信、数据传输。每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以通过该地址来访问不同设备。因为 IIC 协议比较简单，常用GPIO 来模拟 II C时序，这种方法称为模拟 IIC。

        IIC 总线的特点：

• 一主多从：IIC 协议允许多个“从机”芯片和一个或更多的“主机”芯片进行通讯。这种通信模式使得一个微控制器可以轻松地与多个外围设备通信，连接到总线的接口数量只由总线电容 400pF 的限制决定。
• 两根线：IIC 通信仅需要两根信号线来完成信息交换，即 SCL 时钟信号线和 SDA 数据输入/输出线。这种简化的硬件接口降低了系统的复杂性和成本。
• 半双工：IIC 通信是半双工的，说明数据可以在两个方向上传输，但同一时刻只能在一个方向上传输。这限制了数据的传输速率，但满足大多数低速外围设备的需求。
• 同步通信：IIC 是一种同步通信协议，发送端在发送串行数据的同时提供一个时钟信号。接收端根据发送端提供的时钟信号接收数据，这确保了数据的准确性和一致性。
• 总线上数据的传输速率在标准模式下可达 100Kbit/s，在快速模式下可达 400Kbit/s，在高速模式下可达 3.4Mbit/s。

2、模拟 IIC 的时序

• 空闲状态：当 IIC 总线不处于通信状态时，SDA 和 SCL 两条信号线同时处于高电平，这被定义为总线的空闲状态，即释放总线。
• 开始信号：当 SCL 为高期间，SDA 由高到低的跳变。这个信号标志着通信的开始，并使所有从机变为活动状态，等待接收地址位。
• 停止信号：当 SCL 为高期间，SDA 由低到高的跳变。这个信号标志着通信的结束。
• 应答信号：在 IIC 通信中，每传输一个字节后，接收端会发送一个应答信号来告知发送端数据是否接收成功。当主机发送了 8 位数据后，也就是在第 9 个时钟周期会再产生一个时钟，此时主机放开 SDA 的控制，读取 SDA 电平， 在上拉电阻的影响下，此时SDA默认为高，必须从机拉低， 以确认收到数据。应答信号为低电平时表示有效应答(ACK)，高电平时表示非应答(NACK)。

3、模拟 IIC 传输流程

1. SDA 和 SCL 开始都为高， 然后主机将 SDA 拉低， 表示开始信号；
2. 在接下来的 8 个时间周期里，主机控制 SDA 的高低， 发送从机地址。 其中第 8 位如果为0， 表示接下来是写操作，即主机传输数据给从机； 如果为 1，表示接下来是读操作，即从机传输数据给主机；注意，数据传输方式为 MSB，即从最高位到最低位。
3. 总线中对应从机地址的设备，发出应答信号；
4. 在接下来的 8 个时间周期里，如果是写操作，则主机控制 SDA 的高低；如果是读操作，则从机控制 SDA 的高低；
5. 每次传输完成， 接收数据的设备， 都发出应答信号；
6. 最后， 在 SCL 为高时， 主机由低拉高 SDA， 表示停止信号，整个传输结束；

 4、模拟 IIC 的实现代码

4.1、GPIO 引脚定义与初始化

        IIC 的SCL 和 SDA 引脚在 iic.h 中定义：

/* 定义 I2C 引脚 */
#define I2C_SCL_PIN		GPIO_Pin_6
#define I2C_SDA_PIN 	GPIO_Pin_7
#define I2C_GPIO_PORT	GPIOB
#define I2C_RCC_CLOCK	RCC_AHB1Periph_GPIOB/* I2C SDA 或 SCL 引脚拉高或拉低 */
#define SCL_H()			GPIO_SetBits(I2C_GPIO_PORT, I2C_SCL_PIN)
#define SCL_L()			GPIO_ResetBits(I2C_GPIO_PORT, I2C_SCL_PIN)#define SDA_H()			GPIO_SetBits(I2C_GPIO_PORT, I2C_SDA_PIN)
#define SDA_L()			GPIO_ResetBits(I2C_GPIO_PORT, I2C_SDA_PIN)

        IIC 的 GPIO 则在 iic.c 文件中初始化：