1.I2C介绍
I2C英文名为inter-Integrated Circuit,是用于多设备通讯的两线式串行总线,分为主机Master和从机Slave,通常有一个主机和多个从机,从机之间可通过地址进行区分,不同种类的设备地址不同。
I2C分别是时钟线SCL和数据线SDA,其中SCL和SDA由主机控制,可设置成开漏输出模式。
重点
GPIO模拟IIC通信的时候，需要注意输出一定要设置为开漏输出，外部上拉。 这个是GPIO的输入输出图。因为开漏输出可以进行线与操作。推挽输出可能造成IO口短路，烧毁IO口。
I2C通讯说明
I2C两根线,一根时钟线(SCL)一根信号线(SDA)。
-
数据传输时: 时钟线信号为低电平时,数据线电平才允许变化。
-
起始和停止位控制时: 时钟线信号为高电平,数据线由高向低变化为起始信号,数据线由低向高变化为停止信号。
-
应答ACK: 发送器件传输完成一个字节后,应答器回应ACK,发送器发送下一字节。应答器不回应ACK,发送器不发送下一字节。ACK为低电平脉冲。
软件模拟I2C移植性及稳定性更好。
2.I2C应用方法
2.1 I2C初始化
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Init
* 函数功能 : IIC初始化
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能 GPIOB 时钟
//GPIOB8,B9初始化设置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;
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;
}
//IO操作函数
#define IIC_SCL PBout(8) //SCL
#define IIC_SDA PBout(9) //SDA
#define READ_SDA PBin(9) //输入SDA
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : SDA_OUT
* 函数功能 : SDA输出配置
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void SDA_OUT(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//GPIOB9初始化设置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_9;
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
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : SDA_IN
* 函数功能 : SDA输入配置
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void SDA_IN(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//GPIOB9初始化设置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
}
2.2 发送IIC开始信号
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Start
* 函数功能 : 产生IIC起始信号
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void IIC_Start(void)
{
SDA_OUT(); //sda线输出
IIC_SDA=1;
IIC_SCL=1;
delay_us(5);
IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
delay_us(6);
IIC_SCL=0;//钳住I2C总线,准备发送或接收数据
}
2.3 发送IIC停止信号
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Stop
* 函数功能 : 产生IIC停止信号
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
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
IIC_SCL=1;
delay_us(6);
IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
delay_us(6);
}
2.4 IIC发送一个字节
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Send_Byte
* 函数功能 : IIC发送一个字节
* 输 入 : txd:发送一个字节
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
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++)
{
if((txd&0x80)>0) //0x80 1000 0000
IIC_SDA=1;
else
IIC_SDA=0;
txd<<=1;
delay_us(2); //对TEA5767这三个延时都是必须的
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
}
2.5 IIC读取一个字节
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Read_Byte
* 函数功能 : IIC读一个字节
* 输 入 : ack=1时,发送ACK,ack=0,发送nACK
* 输 出 : 应答或非应答
*******************************************************************************/
u8 IIC_Read_Byte(u8 ack)
{
u8 i,receive=0;
SDA_IN();//SDA设置为输入
for(i=0;i<8;i++ )
{
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
receive<<=1;
if(READ_SDA)receive++;
delay_us(1);
}
if (!ack)
IIC_NAck();//发送nACK
else
IIC_Ack(); //发送ACK
return receive;
}
2.6 IIC等待ACK信号
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Wait_Ack
* 函数功能 : 等待应答信号到来
* 输 入 : 无
* 输 出 : 1,接收应答失败
0,接收应答成功
*******************************************************************************/
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
u8 tempTime=0;
SDA_IN(); //SDA设置为输入
IIC_SDA=1;
delay_us(1);
IIC_SCL=1;
delay_us(1);
while(READ_SDA)
{
tempTime++;
if(tempTime>250)
{
IIC_Stop();
return 1;
}
}
IIC_SCL=0;//时钟输出0
return 0;
}
2.7 IIC发送ACK信号
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_Ack
* 函数功能 : 产生ACK应答
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void IIC_Ack(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(5);
IIC_SCL=0;
}
2.8 IIC不发送ACK信号
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : IIC_NAck
* 函数功能 : 产生NACK非应答
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void IIC_NAck(void)
{
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(5);
IIC_SCL=0;
}
3.附 24CXX 芯片相关函数
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_Init
* 函数功能 : AT24CXX初始化
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_Init(void)
{
IIC_Init();//IIC初始化
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_ReadOneByte
* 函数功能 : 在AT24CXX指定地址读出一个数据
* 输 入 : ReadAddr:开始读数的地址
* 输 出 : 读到的数据
*******************************************************************************/
u8 AT24CXX_ReadOneByte(u16 ReadAddr)
{
u8 temp=0;
IIC_Start();
if(EE_TYPE>AT24C16)
{
IIC_Send_Byte(0XA0); //发送写命令
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(ReadAddr>>8);//发送高地址
}
else
{
IIC_Send_Byte(0XA0+((ReadAddr/256)<<1)); //发送器件地址0XA0,写数据
}
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(ReadAddr%256); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(0XA1); //进入接收模式
IIC_Wait_Ack();
temp=IIC_Read_Byte(0);
IIC_Stop();//产生一个停止条件
return temp;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_WriteOneByte
* 函数功能 : 在AT24CXX指定地址写入一个数据
* 输 入 : WriteAddr :写入数据的目的地址
DataToWrite:要写入的数据
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_WriteOneByte(u16 WriteAddr,u8 DataToWrite)
{
IIC_Start();
if(EE_TYPE>AT24C16)
{
IIC_Send_Byte(0XA0); //发送写命令
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(WriteAddr>>8);//发送高地址
}
else
{
IIC_Send_Byte(0XA0+((WriteAddr/256)<<1)); //发送器件地址0XA0,写数据
}
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(WriteAddr%256); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(DataToWrite); //发送字节
IIC_Wait_Ack();
IIC_Stop();//产生一个停止条件
delay_ms(10);
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_WriteLenByte
* 函数功能 : 在AT24CXX里面的指定地址开始写入长度为Len的数据
用于写入16bit或者32bit的数据
* 输 入 : WriteAddr :写入数据的目的地址
DataToWrite:要写入的数据
Len :要写入数据的长度2,4
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_WriteLenByte(u16 WriteAddr,u32 DataToWrite,u8 Len)
{
u8 t;
for(t=0;t<Len;t++)
{
AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr+t,(DataToWrite>>(8*t))&0xff);
}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_ReadLenByte
* 函数功能 : 在AT24CXX里面的指定地址开始读出长度为Len的数据
用于读出16bit或者32bit的数据
* 输 入 : ReadAddr :开始读出的地址
Len :要读出数据的长度2,4
* 输 出 : 读取的数据
*******************************************************************************/
u32 AT24CXX_ReadLenByte(u16 ReadAddr,u8 Len)
{
u8 t;
u32 temp=0;
for(t=0;t<Len;t++)
{
temp<<=8;
temp+=AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr+Len-t-1);
}
return temp;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_Check
* 函数功能 : 检查AT24CXX是否正常
* 输 入 : 无
* 输 出 : 1:检测失败,0:检测成功
*******************************************************************************/
u8 AT24CXX_Check(void)
{
u8 temp;
temp=AT24CXX_ReadOneByte(255);//避免每次开机都写AT24CXX
if(temp==0x36)return 0;
else//排除第一次初始化的情况
{
AT24CXX_WriteOneByte(255,0X36);
temp=AT24CXX_ReadOneByte(255);
if(temp==0X36)return 0;
}
return 1;
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_Read
* 函数功能 : 在AT24CXX里面的指定地址开始读出指定个数的数据
* 输 入 : ReadAddr :开始读出的地址 对24c02为0~255
pBuffer :数据数组首地址
NumToRead:要读出数据的个数
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_Read(u16 ReadAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToRead)
{
while(NumToRead)
{
*pBuffer++=AT24CXX_ReadOneByte(ReadAddr++);
NumToRead--;
}
}
/*******************************************************************************
* 函 数 名 : AT24CXX_Write
* 函数功能 : 在AT24CXX里面的指定地址开始写入指定个数的数据
* 输 入 : WriteAddr :开始写入的地址 对24c02为0~255
pBuffer :数据数组首地址
NumToRead:要读出数据的个数
* 输 出 : 无
*******************************************************************************/
void AT24CXX_Write(u16 WriteAddr,u8 *pBuffer,u16 NumToWrite)
{
while(NumToWrite--)
{
AT24CXX_WriteOneByte(WriteAddr,*pBuffer);
WriteAddr++;
pBuffer++;
}
}
案例源码
#define IIC_SCL_1 GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_6)
/* SCL = 1 */
#define IIC_SCL_0 GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_6)
/* SCL = 0 */
#define IIC_SDA_1 GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7)
/* SDA = 1 */
#define IIC_SDA_0 GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_7)
/* SDA = 0 */
#define IIC_READ_SDA() GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_7)
/* 读SDA口线状态 */
//初始化IIC
void IIC_Init(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD ;
//开漏输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
IIC_Stop();
}
//产生IIC起始信号
//SCL为高电平时SDA由高变低
void IIC_Start(void) {
IIC_SDA_1;
IIC_SCL_1;
delay_us(4);
IIC_SDA_0;
delay_us(4);
IIC_SCL_0;
}
//产生IIC停止信号
//SCL为高电平时SDA由低变高
//IIC空闲时SCL和SDA均输出高电平,这样不会干扰其他设备的收发
void IIC_Stop(void) {
IIC_SDA_0;
IIC_SCL_1;
delay_us(4);
IIC_SDA_1;
}
//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
uint8_t IIC_WaitAck(void) {
uint8_t errCount = 0;
uint8_t ack = 0;
IIC_SDA_1;
delay_us(4);
IIC_SCL_1;
delay_us(4);
while(IIC_READ_SDA()) {
errCount++;
if(errCount > 250) {
ack = 1;
break;
}
}
IIC_SCL_0;
return ack;
}
//产生应答ACK
//SCL为高电平时SDA为低电平表示应答
void IIC_Ack(void) {
IIC_SDA_0;
delay_us(4);
IIC_SCL_1;
delay_us(4);
IIC_SCL_0;
delay_us(4);
IIC_SDA_1;
//释放SDA
}
//产生非应答NACK
//SCL为高电平时SDA为高电平表示非应答
void IIC_NAck(void) {
IIC_SDA_1;
delay_us(4);
IIC_SCL_1;
delay_us(4);
IIC_SCL_0;
delay_us(4);
}
//IIC发送一个字节
void IIC_WriteByte(uint8_t txd) {
uint8_t i;
IIC_SCL_0;
for (i = 0; i < 8; i++) {
(txd & 0x80) ? IIC_SDA_1 : IIC_SDA_0;
txd <<= 1;
delay_us(4);
IIC_SCL_1;
delay_us(4);
IIC_SCL_0;
delay_us(4);
}
IIC_SDA_1;
}
//读1个字节,ack=1时,发送ACK,ack=0,发送NACK
uint8_t IIC_ReadByte(uint8_t ack) {
uint8_t i, rcv = 0;
for (i = 0; i < 8; i++) {
rcv <<= 1;
IIC_SCL_1;
delay_us(4);
if(IIC_READ_SDA()) {
rcv++;
}
IIC_SCL_0;
delay_us(4);
}
ack ? IIC_Ack() : IIC_NAck();
return rcv;
}