[嵌入式]STM32 软件模拟IIC

IIC时序的实现

$IIC$ 是一种通信协议，是一种串行通信结构，由一根时钟线 $SCL$ 以及一根数据线 $SDA$ 组成，在 $I2C$ 总线传输过程中，将两种特定的情况定义为开始和停止条件：当 $SCL$ 保持“高”时，$SDA$ 由“高”变为“低”为开始条件；当 $SCL$ 保持“高”且$SDA$ 由“低”变为“高”时为停止条件。

开始和停止条件均由主控制器产生。使用硬件接口可以很容易地检测到开始和停止条件，没有这种接口的微机必须以每时钟周期至少两次对 $SDA$ 取样，以检测这种变化。$SDA$ 线上的数据在时钟“高”期间必须是稳定的，只有当 $SCL$ 线上的时钟信号为低时，数据线上的“高”或“低”状态才可以改变。输出到 $SDA$ 线上的每个字节必须是8位，每次传输的字节不受限制，但每个字节必须要有一个应答$ACK$。如果一接收器件在完成其他功能（如一内部中断）前不能接收另一数据的完整字节时，它可以保持时钟线$SCL$为低，以促使发送器进入等待状态；当接收器准备好接受数据的其它字节并释放时钟$SCL$后，数据传输继续进行。$I2C$数据总线传送时序。

数据传送具有应答是必须的。与应答对应的时钟脉冲由主控制器产生，发送器在应答期间必须下拉$SDA$线。当寻址的被控器件不能应答时，数据保持为高并使主控器产生停止条件而终止传输。在传输的过程中，在用到主控接收器的情况下，主控接收器必须发出一数据结束信号给被控发送器，从而使被控发送器释放数据线，以允许主控器产生停止条件。

代码实现：

初始化模拟IIC的GPIO端口

void IIC_GPIO_Init() {
    //定义GPIO结构体
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    //打开GPIOB时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	//设置时钟引脚和数据引脚
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = SCL_PIN | SDA_PIN;
    //设置为推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    //设置输出速率为50MHz
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    //初始化
	GPIO_Init(GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
}

配置IIC是读数据还是写数据

void IIC_SDA_Mode(u8 mode) {
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	if (mode) {//1、写数据
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = SDA_PIN;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
		GPIO_Init(GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	} else {//0、代表读数据
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = SDA_PIN;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
		GPIO_Init(GPIO_PORT,&GPIO_InitStruct);
	}
}

IIC起始信号：SCL在高电平期间，SDA由高电平向低电平的变化定义为起始信号

void IIC_start() {
    //设置为输出模式，输出
	IIC_SDA_Mode(OUT);
	//将时钟线SCK和数据线SDA拉高
	IIC_SDA_1;
	IIC_SCK_1;
	delay_us(5);	
	//SCK处于高电平的状态下SDA由高变低产生开始信号
	IIC_SDA_0;
	delay_us(5);
	//将SCK拉低准备传输数据
	IIC_SCK_0;      
}

停止信号：SCL在高电平期间，SDA由低电平向高电平的变化定义为停止信号

void IIC_stop() {
    //设置为输出模式，输出
	IIC_SDA_Mode(OUT);
	IIC_SDA_0;
	delay_us(5);
	IIC_SCK_1;
	delay_us(5);
	IIC_SDA_1;
}

应答信号：当SCL为高电平的时候，SDA为低电平则为应答信号，SDA为高电平则为非应答信号

u8 IIC_Wait_Ack(void) {
	u8 times = 0;
	IIC_SDA_Mode(INPUT);//设置为输入模式，主机要读取从机的应答信号
	IIC_SCK_1;
	delay_us(5);
    //等待应答，如果250次后没有应答则发送结束信号
	while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT,SDA_PIN)) {
		if (++times > 250) IIC_stop();
		return 1;
	}
	IIC_SCK_0;
	delay_us(5);
	return 0;
}

IIC写一字节数据：

void IIC_write(u8 date) {
	u8 i, temp;
	temp = date;	
	IIC_SCK_0;//将时钟线拉低，传输数据
	delay_us(5);
	for(i = 0; i < 8; i++) {	
		IIC_SDA_Mode(OUT);
        if (((temp << i) & 0x80) == 0 ) {//ox80 = 1000 0000
            IIC_SDA_0;//表示数据位是0
		} else {
			IIC_SDA_1;//表示数据位是1
		}
		IIC_SCK_1;//将SCK拉高
		delay_us(5);
		IIC_SCK_0;//将SCK拉低
		delay_us(5);
	}
}

IIC读一字节数据

u8 IIC_read(void) {
	u8 i, temp = 0;	
	for(i = 0; i < 8; i++) {	
		IIC_SDA_Mode(INPUT);
		IIC_SCK_1;//将时钟线拉高，只有SCL为高时数据有效
		delay_us(5);
        temp <<= 1;
		if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_PORT,SDA_PIN) == 1) {
			temp |= 0x01;
		}
		IIC_SCK_0;//将SCK拉低
		delay_us(5);
	}
	return temp;
}

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