STM32——I2C通讯(软件模拟)

I2C概念

I2C:Inter-Integrated Circuit（内部集成电路）

Philps公司80年代初期开发的，引脚少，硬件实现简单，可扩展性广泛地使用在系统内多个集成电路（IC）间的低速通讯

简单的双向两线制总线协议标准，支持同步串行半双工通讯。

标准模式传输速率为100kbit/s，快速模式为400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s，目前大多I2C设备尚不支持高速模式。 

物理层

SCL：串行时钟总线，用于数据收发同步
SDA：串行数据总线，用高低电平表示数据
可连接多个IC通讯设备，支持一主多从也支持多主多从
每个设备都有唯一的地址，主机通过这个地址与从机通信
总线通过上拉电阻接到电源。设备空闲时，输出高阻态，当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平

协议层

位传输            作为串行通信，是按照位进行传输，一般是高位先行
起始信号        当SCL是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换。
停止信号        当SCL是高电平时，SDA线从低电平向高电平切换

//头文件定义
#define IIC_SCL(x)        do{ x ? \HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \}while(0)       /* SCL */#define IIC_SDA(x)        do{ x ? \HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \}while(0)       /* SDA */#define IIC_READ_SDA     HAL_GPIO_ReadPin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN) /* 读取SDA */

//起始信号
void iic_start(void)
{
/* SCL为高电平期间，SDA从高电平往低电平跳变*/
IIC_SDA(1);
IIC_SCL(1);
iic_delay();
IIC_SDA(0);
iic_delay();
IIC_SCL(0)；
iic_delay()；/*钳住总线，准备发送/接收数据
}//结束信号
void iic_stop (void)
/* SCL为高电平期间,SDA从低电平往高电平跳变*/
IIC_SDA(0);
iic_delay();
IIC_SCL(1);
iic_delay();
IIC_SDA(1);/*发送总线停止信号*/
iic_delay();
}

传输地址        主机通过SDA信号线发送设备地址（SLAVE_ADDRESS）来查找从机
                        PC协议规定设备地址可以是7位或10位，实际中7位的地址应用比较广泛。
                        紧跟设备地址的一个数据位用来表示数据传输方向，它是数据方向位（R/W），第                          8位或第11位。
                        数据方向位为"1"时表示主机由从机读数据，该位为"0"时表示主机向从机写数据。

 数据的有效性
SDA高或低电平状态只有在SCL时钟信号是低电平时才能改变
SDA线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定

//发送一个字节
void iic_send_byte (uint8_t data)
{for(uint8_t t = 0; t < 8; t++){/*高位先发*\IIC_SDA((data &0x80)>> 7);iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();IIC_SCL(0);data<<=1；/* 左移1位用于下一次发送}IIC_SDA（1）；/*发送完成，主机释放SDA线*
}//读取一个字节数据
uint8_t iic_read_byte(uint8_t ack) /* 1:ack 0:nack*/
{uint8_t receive = 0;for(uint8_t t = 0; t < 8; t++){/*高位先输出，先收到的数据位要左移*receive <<= 1;IIC_SCL(1);iic_delay();if(IIC_READ_SDA) receive++;IIC_SCL(0);iic_delay();}if(!ack) iic_nack();else iic_ack() ;return receive;
}

响应

接收方接收到数据后，有两种响应

1.应答响应。给发送方一个低电平

2.非应答响应。给发送方一个高电平

//等待应答
uint8_t iic_wait_ack<(void)）/* return 1:fail 0:succeed*/
{IIC_SDA(1);/*主机释放SDA线*iic_delay();IIC_SCL(1);/*从机返回ACK*/iic_delay();if（IIC_READ_SDA）/* SCL高电平读取SDA状态*/{iic_stop();/*SDA高电平表示从机nack*/return 1;}IIC_SCL(0)；/*SCL低电平表示结束ACK检查*/iic_delay();return 0;
}//发送应答
void iic_ack(void)
{IIC_SCL(0)iic_delay();IIC_SDA(0)；/*数据线为低电平，表示应答iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();
}//发送非应答
void iic_ack(void)
{IIC_SCL(0)iic_delay();IIC_SDA(1)；/*数据线为高电平，表示非应答iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();
}