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IIC詳解 1、I2C總線具有兩根雙向信號(hào)線，一根是數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL 2、IIC總線上可以掛很多設(shè)備：多個(gè)主設(shè)備，多個(gè)從設(shè)備（外圍 設(shè)備）。上圖中主設(shè)備是兩個(gè)單片機(jī)，剩下的都是從設(shè)備。 3、多主機(jī)會(huì)產(chǎn)生總線裁決問(wèn)題。當(dāng)多個(gè)主機(jī)同時(shí)想占用總線時(shí)，企圖啟動(dòng)總線傳輸數(shù)據(jù)，就叫做總線競(jìng)爭(zhēng)。I2C通過(guò)總線仲裁，以決定哪臺(tái)主機(jī)控制總線 4、上拉電阻一般在4.7k~10k之間 5、每個(gè)接到I2C總線上的器件都有唯一的地址。主機(jī)與其它器件間的數(shù)據(jù)傳輸可以是由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到其它器件，這時(shí)主機(jī) 即為發(fā)送器，總線上收數(shù)據(jù)的器件則為接收器。 6、I2C總線的數(shù)據(jù)傳送： (1)、數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定： (2)、起始與終止信號(hào)：SCL為高期間， SDA : 由高到低，起始信號(hào) SDA：由低到高，終止信號(hào) 7、起始信號(hào)和終止信號(hào)都是由主機(jī)發(fā)送的。在起始信號(hào)產(chǎn)生之后，總線就處于被占用的狀態(tài)，在終止信號(hào)產(chǎn)生之后，總線就處于空閑狀態(tài)。 8、連接到I2C總線上的器件，若具有I2C總線的硬件接口，則很容易檢測(cè)到起始和終止信號(hào)。 9、每當(dāng)發(fā)送器傳輸完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)之后，發(fā)送端會(huì)等待一定的時(shí)間，等接收方的應(yīng)答信號(hào)。接收端通過(guò)拉低SDA數(shù)據(jù)線，給發(fā)送端發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，以提醒發(fā)送端我這邊已經(jīng)接受完成，數(shù)據(jù)可以繼續(xù)傳輸，接下來(lái)，發(fā)送端就可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)了。 10、數(shù)據(jù)傳送格式：主機(jī)發(fā)送給從機(jī) 11、I2C模擬方式 的特殊情況： 12、總線尋址： (1)、主機(jī)向從機(jī)發(fā)送8位數(shù)據(jù)，這8位數(shù)據(jù)是在起始信號(hào)之后發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)，后面的字節(jié)都是數(shù)據(jù)，不再是尋址，除非又重新來(lái)一個(gè)起始信號(hào)。 (2)、主機(jī)給從機(jī)發(fā)送第一個(gè)字節(jié)（總線尋址那個(gè)字節(jié)），若是讀命令，則從機(jī)接收到該 命令之后，主動(dòng)往主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。 (3)、主機(jī)發(fā)送地址時(shí)，總線上的每個(gè)從機(jī)都將這7位地址碼與自己的地址進(jìn)行比較，若相同，則認(rèn)為自己正在被主機(jī)尋址，根據(jù)R/T位將自己確定為發(fā)送器和接收器 (4)、從機(jī)地址的確定：第0位是讀寫(xiě)位。（如對(duì)于24C02這塊存儲(chǔ)器，它若作為從機(jī)，那么它的地址中7~4位是固定的，更改不了，第3~1位是可以更改的，每一位根據(jù)硬件的管教連接來(lái)確定，連接高電平那就是1，低電平就是0） 13、在起始信號(hào)后必須傳送一個(gè)從機(jī)的地址(7位)，第8位是數(shù)據(jù)的傳送方向位(R/T)，用“0”表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)(T)，“1”表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)(R)。 14、每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機(jī)產(chǎn)生的終止信號(hào)來(lái)結(jié)束。但是，若主機(jī)希望繼續(xù)占用總線進(jìn)行新的數(shù)據(jù)傳送，則可以不產(chǎn)生終止信號(hào)，馬上再次發(fā)出起始信號(hào)對(duì)另一從機(jī)進(jìn)行尋址。 15、在總線的一次數(shù)據(jù)傳輸中，可以有一下幾種組合方式： (1)、主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向在整個(gè)傳遞過(guò)程中不變： (2)、主機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后，立即從從機(jī)讀數(shù)據(jù)(傳輸方向不變)： (3)、在傳送過(guò)程中，當(dāng)需要改變傳遞方向時(shí)，起始信號(hào)和從機(jī)地址都被重復(fù)一次產(chǎn)生一次，但兩次讀/寫(xiě)方向位正好相反 16、時(shí)序： 注：主機(jī)做的都是編程控制，從機(jī)做的都是自主控制，也可以說(shuō)是硬件控制，如主機(jī)給應(yīng)答信號(hào)是編程控制，但是從機(jī)給應(yīng)答信號(hào)是硬件控制，我們只需要檢查在SDA為高期間，SCL保持低電平一些時(shí)間，即可判定從機(jī)給了主機(jī)應(yīng)答信號(hào)。 17、模擬IIC編程 (1)、開(kāi)引腳的時(shí)鐘：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE); (2)、宏定義：
(3)、配置函數(shù) void I2C_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=I2C_SCL | I2C_SDA; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽輸出模式 GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); } (4)、SDA有輸出方向和輸入方向，配置SDA的這兩個(gè)模式： void I2C_OUT(void) //SDA是輸出方向 { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=I2C_SDA; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽輸出模式 GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); I2C_SCL_H; I2C_SDA_H; //把兩條線都變成高電平 } void I2C_IN(void) //SDA是輸入方向 { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=I2C_SDA; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_IPU; //輸入上拉模式 GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); } (5)、產(chǎn)生起始信號(hào)： 看上面的時(shí)序圖寫(xiě) void I2C_Start(void) //在SCL高電平，SDA由高到低，在此之前，SDA的高電平必須保持>4.7us，起始信號(hào)變成低電平之后，還要延時(shí)>4us { I2C_SDA_OUT(); //SDA是輸出方向,即由主機(jī)發(fā)送的 I2C_SDA_H; I2C_SCL_H; delay_us(5); //延時(shí)5個(gè)微妙 I2C_SDA_L； //起始信號(hào) delay_us(5); I2C_SCL_L; } (6)、主機(jī)產(chǎn)生停止信號(hào)： void I2C_Stop(void) { I2C_SDA_OUT(); I2C_SCL_L; I2C_SDA_L; I2C_SCL_H; delay_us(5); I2C_SDA_H; delay_us(5); } (7)、主機(jī)產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)： void I2C_ACK(void) { I2C_SDA_OUT(); I2C_SCL_L; I2C_SDA_L; delay_us(2); I2C_SCL_H; delay_us(5); I2C_SCL_L; // I2C_SDA_H; } (8)、主機(jī)不發(fā)送應(yīng)答信號(hào)： void I2C_NACK(void) { I2C_SDA_OUT(); I2C_SCL_L; I2C_SDA_H; delay_us(2); I2C_SCL_H; delay_us(5); I2C_SCL_L; } (9)、等待信號(hào)，當(dāng)發(fā)送器發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)之后，需要等待從接收端發(fā)過(guò)來(lái)的應(yīng)答信號(hào),主機(jī)等待從機(jī)應(yīng)答 u8 I2C_Wait_ACK(void) //SDA為低電平時(shí)，表明從機(jī)給了應(yīng)答 { int time=0; //計(jì)數(shù)器 I2C_SDA_IN(); //表明是從機(jī)的SDA I2C_SDA_H; delay_us((1); I2C_SCL_H; delay_us(1); while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_I2C,I2CC_SDA)) //等待應(yīng)答信號(hào) { time++; if(time>250) //等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生停止信號(hào)，返回1，表示接收應(yīng)答失敗 { I2C_Stop(); return 1; } //應(yīng)答成功，則SCL變低 I2C_SCL_L; return 0; } } (10)、主機(jī)發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù),從高位開(kāi)始發(fā)送。SCL位高電平的時(shí)候，數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，所以可以在SCL為低電平時(shí)組織數(shù)據(jù)，SCL為高電平時(shí)發(fā)送或者接收數(shù)據(jù) void send_Byte(u8 data) { I2C_SDA_OUT(); //數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 I2C_SCL_L; delay_us(2); for(int i=0;i<8;i++) //從高位開(kāi)始一位一位地傳送 { //發(fā)數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)線上 if((data & 0x80)>0) //當(dāng)前的最高位為1 I2C_SDA_H; //拉高數(shù)據(jù)線 else I2C_SDA_L; data<<1; //數(shù)據(jù)左移一位 //開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù) I2C_SCL_H; delay_us(2); //上一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，為下一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送準(zhǔn)備 I2C_SCL_L; delay_us(2); } } (11)、主機(jī)接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) u8 rev_Byte(u8 ack) { u8 rev_Data; //接收到的數(shù)據(jù) I2C_SDA_IN(); for(int i=0;i<8;i++) { //數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 I2C_SCL_L; delay_us(2); I2C_SCL_H; //主機(jī)開(kāi)始讀數(shù)據(jù)，從機(jī)不能再改變數(shù)據(jù)了，即改變SDA的電平 if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_I2C,I2CC_SDA) ) //接收到的是1 rev_Data++; rev_Data<<1; delay_us(1); } if(ack==0) //說(shuō)明主機(jī)不需要給從機(jī)應(yīng)答 I2C_NACK(); else //主機(jī)需要給應(yīng)答 I2C_ACK(); return rec_Data; } |
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