[嵌入式]软件模拟IIC通信（STM32）

????????在学习STM32的时候，难免会使用IIC通信，在STM32中有硬件IIC和软件模拟IIC，ST公司为了防止专利，就直自己设计一套硬件IIC，但是个人感觉不太好用哎，还是喜欢软件模拟IIC，有两个原因：

①：硬件IIC通信接口只有两个：I2C1和I2C2。接口太少了。

②：得是固定的那几个接口，不太灵活。

下面我给大家完整介绍一下IIC通信过程：

????????IIC软件模拟通信一共需要两根线，SDA和SCL，SDA是数据线，专门传输数据；SCL是时钟线，专门是控制作用。

????????IIC通信是半双工通信（就一根数据线），通信过程是双向的，MCU既可以发送给外设控制信号，外设也可以发送数据给MCU。所以就得控制SDA是输出模式还是输入模式。

IIC通信的大致流程：

1、发送开始信号；

2、发送控制指令；（控制指令可以是多个）

3、等待应答；（MCU向外设发送控制指令，发送完成后，外设给一个应答信号）

4、停止信号；

下面是控制信号时序：

(1) 起始信号和停止信号：

????????开始信号： SCL 为高电平时， SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

????????结束信号： SCL 为高电平时， SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
(2) 数据的有效性：
????????IIC 总线进行数据传送时，SDA 数据线上的数据必须在时钟线 SCL 的高电平期间保持稳定，数据线的电平状态只有在 SCL 线的时钟信号为低电平时才能改变。
(3) 数据传输：
????????发送到 SDA 线上的每个字节必须为 8 位，每次传输可以发送的字节数量可以不受限
制，但每个字节传输结束后必须跟一个应答信号，首先传送的是数据的最高位。
(4) 应答信号：
????????发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲 9 期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。 应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK 简称应答位），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。 对于反馈有效应答位 ACK 的要求是，接收器在第 9 个时钟脉冲之前的低电平期间将 SDA 线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。 如果接收器是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个 NACK 信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放 SDA 线，以便主控接收器发送一个停止信号。

?IIC.H文件：

//先把IIC.H文件粘出来，多理解一下这个宏定义

#ifndef __OLED_H
#define __OLED_H 

#include "stm32f10x.h"

#define IIC_GPIO GPIOB
#define IIC_SCL  GPIO_Pin_6
#define IIC_SDA  GPIO_Pin_7
#define IIC_GPIO_RCC RCC_APB2Periph_GPIOB

/*设置输入输出状态*/   /* 8：表示输入；3：表示输出；28：每位GPIO由CRL4位数据控制 */
#define IIC_SDA_IN()	{IIC_GPIO->CRL&=0x0FFFFFFF;IIC_GPIO->CRL|=8<<28;}//CRL是GPIO低八位控制寄存器，每4位控制因为GPIO模式以及速度
#define IIC_SDA_OUT()	{IIC_GPIO->CRL&=0x0FFFFFFF;IIC_GPIO->CRL|=3<<28;}//CRL是GPIO低八位控制寄存器，每4位控制因为GPIO模式以及速度

//控制SDA，SCL的输出电平
#define IIC_SCL_State(n)	GPIO_WriteBit(IIC_GPIO,IIC_SCL,(BitAction)n)
#define IIC_SDA_State(n)	GPIO_WriteBit(IIC_GPIO,IIC_SDA,(BitAction)n)

#define IIC_SDA_Read	GPIO_ReadInputDataBit(IIC_GPIO,IIC_SDA)//读取SDA的值

void IIC_Start(void);
void IIC_Stop(void);
void IIC_Send_Byte(u8 dat);
void IIC_NAck(void);//不产生ACK应答
void IIC_Ack(void);//产生ACK应答
u8 IIC_WaitAck(void);
u8 CT_IIC_Read_Byte(unsigned char ack);
   


#endif

IIC.C文件

#include "iic.h"  
#include "delay.h"                  // Device header

void IIC_Init()
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(IIC_GPIO_RCC,ENABLE);
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = IIC_SCL|IIC_SDA;	 // 端口配置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO口速度为50MHz
  GPIO_Init(IIC_GPIO, &GPIO_InitStructure);					 //根据设定参数初始化GPIO 
	
  GPIO_SetBits(IIC_GPIO,GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_6);					//拉高IIC数据线和时钟线	

}

//起始信号
void IIC_Start(void)
{
	IIC_SDA_OUT();
	IIC_SDA_State(1);
	IIC_SCL_State(1);
	IIC_SDA_State(0);
	IIC_SCL_State(0);
}

//结束信号
void IIC_Stop(void)
{
	IIC_SDA_OUT();
	IIC_SCL_State(1);
	IIC_SDA_State(0);
	IIC_SDA_State(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
u8 IIC_WaitAck(void)
{
	u8 ucErrTime=0;
	IIC_SDA_IN();      //SDA设置为输入  
	IIC_SDA_State(1); 
	IIC_SCL_State(1);
	while(IIC_SDA_Read) //等待SDA=0，产生应答信号
	{
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			IIC_Stop();
			return 1;
		} 
	}
	IIC_SCL_State(0);
	return 0;  
} 


//IIC写入一个字节
void IIC_Send_Byte(u8 dat)
{
	u8 i;
	IIC_SDA_OUT();
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		IIC_SCL_State(0);//将时钟信号设置为低电平
		if(dat&0x80)//将dat的8位从最高位依次写入
		{
			IIC_SDA_State(1);
    }
		else
		{
			IIC_SDA_State(0);
    }
		IIC_SCL_State(1);//将时钟信号设置为高电平
		IIC_SCL_State(0);//将时钟信号设置为低电平
		dat<<=1;
  }
}


//产生ACK应答
void IIC_Ack(void)
{
	IIC_SCL_State(0);//SCL低
	IIC_SDA_OUT();
	IIC_SDA_State(0);//SDA低
	IIC_SCL_State(1);//SCL高
	IIC_SCL_State(0);//SCL低
}


//不产生ACK应答		    
void IIC_NAck(void)
{
	IIC_SCL_State(0);//SCL低
	IIC_SDA_OUT();
	IIC_SDA_State(1);//SDA高
	IIC_SCL_State(1);//SCL高
	IIC_SCL_State(0);//SCL低
}

//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK 
//MCU读取数据完成后，可以发送应答，可以不发送应答  
u8 CT_IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
	u8 i,receive=0;
 	IIC_SDA_IN();//SDA设置为输入
	delay_us(30);
	for(i=0;i<8;i++ )
	{ 
		IIC_SCL_State(0) ; 	    	   
		IIC_SCL_State(1);//SCL高
		receive<<=1;
		if( IIC_SDA_Read )receive++;   
	}	  				 
	if (!ack)IIC_NAck();//发送nACK
	else IIC_Ack(); //发送ACK   
 	return receive;
}