基础知识
概述
- 半双工，任意时刻只能单向通信
- 支持多主控，谁控制 SCL 谁就是主机
- SCL 和 SDA 均需要上拉电压，阻值 3.3K ~ 10K
信号线分类
- SDA：双向数据线
- SCL：串行时钟线
时序图
-
写数据
-
从设备地址位：7位或10位，常用7位
-
方向位
- 0：写数据
- 1：读数据
-
-
读数据
数据有效性
- IIC信号在数据传输过程中，当 SCL 为高电平时，数据线 SDA 必须保持稳定状态，不允许有电平跳变
- SCL = 1 时，数据线 SDA 的任何电平变换会看做是总线的起始信号或者停止信号
应答信号
主机SCL拉高，读取从机SDA的电平，为低电平表示产生应答
- 应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK），表示接收器已经成功地接收了该字节
- 应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功
伪代码
/*初始化*/
void IIC_init(){
SCL=1; //首先把时钟线拉高
delay_us(4); //延时函数
SDA=1; //在SCL为高的情况下把SDA拉高
delay_us(4); //延时函数
}
/*开始通信*/
//1.先拉高SDA，再拉高SCL，空闲状态
//2.拉低SDA
void IIC_Start(){
SDA=1; //确保SDA线为高电平
delay_us(5);
SCL=1; //确保SCL高电平
delay_us(5);
SDA=0; //在SCL为高时拉低SDA线，即为起始信号
delay_us(5);
}
/*结束通信*/
//1.先拉低SDA，再拉低SCL
//2.拉高SCL
//3.拉高SDA
//4.停止接收数据
void IIC_Stop(void){
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=0; //STOP:当SCL高时，数据由低变高
delay_us(4);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1; //发送I2C总线结束信号
delay_us(4);
}
/*ACK*/
//1.先拉低SCL，再拉低SDA
//2.拉高SCL
//3.拉低SCL
void I2C_Ack(void){
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(5);
IIC_SCL=0;
}
/*NACK*/
//1.先拉低SCL，再拉高SDA
//2.拉高SCL
//3.拉低SCL
void I2C_NAck(void){
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(5);
IIC_SCL=0;
}
/*发送一个字节*/
//在SCL为高电平期间，发送数据
//发送8次数据，数据为1, SDA被拉高；数据为0，SDA被拉低。
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++){
//获取数据的最高位
if((txd&0x80)>>7)
IIC_SDA=1;
else
IIC_SDA=0;
//准备传送下一位
txd<<=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
}
/*读1个字节*/
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack){
unsigned char i, receive=0;
//SDA设置为输入
SDA_IN();
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;
}
API
/*
* Descript IIC写函数
* @param hi2c 句柄，用于选择I2C设备
* @param DevAddress 从设备的地址
* @param pData 写入的数据
* @param Size 写入的字节数
* @param Timeout 最大传输时间
*/
HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c,
uint16_t DevAddress,
uint8_t *pData,
uint16_t Size,
uint32_t Timeout);
/*
* Descript IIC读函数
* @param hi2c 句柄，用于选择I2C设备
* @param DevAddress 从设备的地址
* @param pData 读取的数据
* @param Size 读取的字节数
* @param Timeout 最大读取时间
*/
HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c,
uint16_t DevAddress,
uint8_t *pData,
uint16_t Size,
uint32_t Timeout);
/*
* Descript IIC写寄存器数据函数
* @param hi2c 句柄，用于选择I2C设备
* @param DevAddress 从机设备地址
* @param MemAddress 从机寄存器地址
* @param MemAddSize 从机寄存器字节长度，I2C_MEMADD_SIZE_8BIT / I2C_MEMADD_SIZE_16BIT
* @param pData 发送的数据的起始地址
* @param Size 输数据的大小
* @param Timeout 操作超时时间
*/
HAL_I2C_Mem_Write(I2C_HandleTypeDef *hi2c,
uint16_t DevAddress,
uint16_t MemAddress,
uint16_t MemAddSize,
uint8_t *pData,
uint16_t Size,
uint32_t Timeout);
/*
* Descript IIC读寄存器数据函数
* @param hi2c 句柄，用于选择I2C设备
* @param DevAddress 从机设备地址
* @param MemAddress 从机寄存器地址
* @param MemAddSize 从机寄存器字节长度，I2C_MEMADD_SIZE_8BIT / I2C_MEMADD_SIZE_16BIT
* @param pData 数据存储的起始地址
* @param Size 输数据的大小
* @param Timeout 操作超时时间
*/
HAL_I2C_Mem_Read(I2C_HandleTypeDef *hi2c,
uint16_t DevAddress,
uint16_t MemAddress,
uint16_t MemAddSize,
uint8_t *pData,
uint16_t Size,
uint32_t Timeout);
Demo
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通过 STM32Cube 配置 IIC
- Master Features
- I2C Speed Mode：快速模式/标准模式
- I2C Clock Speed：选择传输速率，默认为 100Khz
- Slave Features
- Clock No Stretch Mode：时钟拓展模式，大多数设备不支持
- Primary?Address?Length?selection：从设备地址长度，大部分为7位
- Dual?Address?Acknowledged：双地址确认
- Primary?slave?address：从设备初始地址
- Master Features
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参考 API