IIC简介

IIC(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接微
控制器以及其外围设备。它是由数据线 SDA 和时钟线 SCL 构成的串行总线，可发送和接收数
据，在 CPU 与被控 IC 之间、 IC 与 IC 之间进行双向传送。

特点

总线由数据线 SDA 和时钟线 SCL 构成的串行总线，数据线用来传输数据，时钟线用来同步数据收发。
总线上每一个器件都有一个唯一的地址识别，所以我们只需要知道器件的地址，根据时序就可以实现微控制器与器件之间的通信。
数据线 SDA 和时钟线 SCL 都是双向线路，都通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电压，所以当总线空闲的时候，这两条线路都是高电平。
总线上数据的传输速率在标准模式下可达 100kbit/s 在快速模式下可达 400kbit/s 在高模式下可达3.4Mbit/s。
总线支持设备连接。在使用 IIC 通信总线时，可以有多个具备 IIC 通信能力的设备挂载在上面，同时支持多个主机和多个从机，连接到总线的接口数量只由总线电容 400pF 的限制决定。 IIC 总线挂载多个器件的示意图，如下图所示：

协议

起始信号

当 SCL 为高电平期间， SDA 由高到低的跳变，起始信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。该信号由主机发出，在起始信号产生后，总线就处于被占用状态，准备数据传输。

数据有效性

IIC 总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。数据在 SCL 的上升沿到来之前就需准备好。并在下降沿到来之前必须稳定。

数据传输

在 IIC 总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应（或同步控制），即在 SCL 串行时钟的配合下，在 SDA 上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。

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。

停止信号

当 SCL 为高电平期间， SDA 由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。该信号由主机发出，在停止信号发出后，总线就处于空闲状态。

空闲状态

IIC 总线的 SDA 和 SCL 两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。

配置步骤

软件模拟IIC

定义

#ifndef __IIC_H_
#define __IIC_H_
#include "stm32f1xx.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
/* 引脚 定义 */
#define IIC_SCL_GPIO_PORT GPIOB
#define IIC_SCL_GPIO_PIN GPIO_PIN_6
#define IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0)
#define IIC_SDA_GPIO_PORT GPIOB
#define IIC_SDA_GPIO_PIN GPIO_PIN_7
#define IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0)

/*内存地址大小*/
#define IIC_MEMADD_SIZE_8BIT            0x00000001U
#define IIC_MEMADD_SIZE_16BIT           0x00000010U
/* IO 操作 */
#define IIC_SCL(x) do{ x ? \
HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET):\
HAL_GPIO_WritePin(IIC_SCL_GPIO_PORT, IIC_SCL_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);\
}while(0) /* SCL */
#define IIC_SDA(x) do{ x ? \
HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET):\
HAL_GPIO_WritePin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);\
}while(0) /* SDA */
/* 读取 SDA */
#define IIC_READ_SDA HAL_GPIO_ReadPin(IIC_SDA_GPIO_PORT, IIC_SDA_GPIO_PIN)

extern void Iic_Init(void);
extern void iic_stop(void);
extern void iic_ack(void);
extern void iic_nack(void);
extern void iic_mem_write( uint16_t DevAddress, uint16_t MemAddress, uint16_t MemAddSize, uint8_t *pData);

#endif

初始化IIC IO

/**
* @brief 初始化 IIC
* @param 无
* @retval 无
*/
void Iic_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
    IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE(); /* SCL 引脚时钟使能 */
    IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE(); /* SDA 引脚时钟使能 */
    gpio_init_struct.Pin = IIC_SCL_GPIO_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */
    gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
    gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
    HAL_GPIO_Init(IIC_SCL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* SCL */
    /* SDA 引脚模式设置,开漏输出,上拉, 这样就不用再设置 IO 方向了, 开漏输出的时候(=1),
    也可以读取外部信号的高低电平 */
    gpio_init_struct.Pin = IIC_SDA_GPIO_PIN;
    gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; /* 开漏输出 */
    HAL_GPIO_Init(IIC_SDA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* SDA */
    iic_stop(); /* 停止总线上所有设备 */
}

IIC延时函数

/**
* @brief IIC 延时函数,用于控制 IIC 读写速度
* @param 无
* @retval 无
*/
static void iic_delay(void)
{
    delay_us(2); /* 2us 的延时, 读写速度在 250Khz 以内 */
}

IIC起始信号

void iic_start(void)
{
    IIC_SDA(1);
    IIC_SCL(1);
    iic_delay();
    IIC_SDA(0); /* START 信号: 当 SCL 为高时, SDA 从高变成低, 表示起始信号 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(0); /* 钳住 I2C 总线，准备发送或接收数据 */
    iic_delay();
}

IIC停止信号

/**
* @brief 产生 IIC 停止信号
* @param 无
* @retval 无
*/
void iic_stop(void)
{
    IIC_SDA(0); /* STOP 信号: 当 SCL 为高时, SDA 从低变成高, 表示停止信号 */
    iic_delay();
    IIC_SCL(1);
    iic_delay();
    IIC_SDA(1); /* 发送 I2C 总线结束信号 */
    iic_delay();
}

发送一个字节

/**
* @brief IIC 发送一个字节
* @param data: 要发送的数据
* @retval 无
*/
void iic_send_byte(uint8_t data)
{
    uint8_t t;
    for (t = 0; t < 8; t++)
    {
        IIC_SDA((data & 0x80) >> 7); /* 高位先发送 */
        iic_delay();
        IIC_SCL(1);
        iic_delay();
        IIC_SCL(0);
        data <<= 1; /* 左移 1 位,用于下一次发送 */
    }
    IIC_SDA(1); /* 发送完成, 主机释放 SDA 线 */
}

读取一个字节

/**
 * @brief IIC 读取一个字节
* @param ack: ack=1 时，发送 ack; ack=0 时，发送 nack
* @retval 接收到的数据
*/
uint8_t iic_read_byte(uint8_t ack)
{
    uint8_t i, receive = 0;
    for (i = 0; i < 8; i++ ) /* 接收 1 个字节数据 */
    {
    receive <<= 1; /* 高位先输出,所以先收到的数据位要左移 */
    IIC_SCL(1);
    iic_delay();
    if (IIC_READ_SDA)
    {
        receive++;
    }
        IIC_SCL(0);
        iic_delay();
    }
    if (!ack)
    {
        iic_nack(); /* 发送 nACK */
    }
    else
    {
        iic_ack(); /* 发送 ACK */
    }
    return receive;
}

等待应答

/**
* @brief 等待应答信号到来
* @param 无
* @retval 1，接收应答失败
* 0，接收应答成功
*/
uint8_t iic_wait_ack(void)
{
	uint8_t waittime = 0;
	uint8_t rack = 0;
	IIC_SDA(1); /* 主机释放 SDA 线(此时外部器件可以拉低 SDA 线) */
	iic_delay();
	IIC_SCL(1); /* SCL=1, 此时从机可以返回 ACK */
	iic_delay();
	while (IIC_READ_SDA) /* 等待应答 */
	{
		
	if (waittime > 250)
	{
		iic_stop();
		rack = 1;
	break;
	}
	}
		IIC_SCL(0); /* SCL=0, 结束 ACK 检查 */
		iic_delay();
		return rack;
}

产生ACK应答

/**
* @brief 产生 ACK 应答
* @param 无
* @retval 无
*/
void iic_ack(void)
{
	IIC_SDA(0); /* SCL 0 -> 1 时 SDA = 0,表示应答 */
	iic_delay();
	IIC_SCL(1); /* 产生一个时钟 */
	iic_delay();
	IIC_SCL(0);
	iic_delay();
	IIC_SDA(1); /* 主机释放 SDA 线 */
	iic_delay();
}

不产生ACK应答

/**
* @brief 不产生 ACK 应答
* @param 无
* @retval 无
*/
void iic_nack(void)
{
	IIC_SDA(1); /* SCL 0 -> 1 时 SDA = 1,表示不应答 */
	iic_delay();
	IIC_SCL(1); /* 产生一个时钟 */
	iic_delay();
	IIC_SCL(0);
	iic_delay();
}

IIC写数据函数

/*
IIC写数据函数
DevAddress:目标设备地址
MemAddress:目标设备内部读写的地址，也可认为是STM32与从机通讯时发送的第一个数据
MemAddSize:内存地址大小，可选预定义IIC_MEMADD_SIZE_8BIT 或 IIC_MEMADD_SIZE_16BIT ，在OLED驱动芯片SSD1306中，内存地址用8bit表示，选IIC_MEMADD_SIZE_8BIT
pData:指向传输数据的指针
*/
void iic_mem_write( uint16_t DevAddress, uint16_t MemAddress, uint16_t MemAddSize, uint8_t *pData)
{
    iic_start();
    iic_send_byte(DevAddress);
    iic_wait_ack();
    iic_send_byte(MemAddress);
    iic_wait_ack();
    iic_send_byte(*pData);
    iic_wait_ack();
    iic_stop();
}

硬件IIC

初始化IIC

I2C_HandleTypeDef hi2c1;

/* I2C1 init function */
void MX_I2C1_Init(void)
{

  hi2c1.Instance = I2C1;
  hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;
  hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
  hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
  hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
  hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
  hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
  hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
  hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
  if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

}

void HAL_I2C_MspInit(I2C_HandleTypeDef* i2cHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(i2cHandle->Instance==I2C1)
  {
  /* USER CODE BEGIN I2C1_MspInit 0 */

  /* USER CODE END I2C1_MspInit 0 */
  
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    /**I2C1 GPIO Configuration    
    PB6     ------> I2C1_SCL
    PB7     ------> I2C1_SDA 
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

    /* I2C1 clock enable */
    __HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();
  /* USER CODE BEGIN I2C1_MspInit 1 */

  /* USER CODE END I2C1_MspInit 1 */
  }
}

void HAL_I2C_MspDeInit(I2C_HandleTypeDef* i2cHandle)
{

  if(i2cHandle->Instance==I2C1)
  {
  /* USER CODE BEGIN I2C1_MspDeInit 0 */

  /* USER CODE END I2C1_MspDeInit 0 */
    /* Peripheral clock disable */
    __HAL_RCC_I2C1_CLK_DISABLE();
  
    /**I2C1 GPIO Configuration    
    PB6     ------> I2C1_SCL
    PB7     ------> I2C1_SDA 
    */
    HAL_GPIO_DeInit(GPIOB, GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7);

  /* USER CODE BEGIN I2C1_MspDeInit 1 */

  /* USER CODE END I2C1_MspDeInit 1 */
  }
}

IIC写函数

HAL_I2C_Master_Transmit(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

*hi2c 设置使用的是那个IIC 例：&hi2c2
DevAddress 写入的地址设置写入数据的地址例 0xA0
*pData 需要写入的数据
Size 要发送的字节数
Timeout 最大传输时间，超过传输时间将自动退出传输函数

IIC读函数

HAL_I2C_Master_Receive(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint16_t DevAddress, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

*hi2c： 设置使用的是那个IIC 例：&hi2c2
DevAddress： 写入的地址设置写入数据的地址例 0xA0
*pDat：a 存储读取到的数据
Size： 发送的字节数
Timeout： 最大读取时间，超过时间将自动退出读取函数

IIC写数据函数

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);

*hi2c： I2C设备号指针，设置使用的是那个IIC 例：&hi2c2
DevAddress：从设备地址从设备的IIC地址例E2PROM的设备地址 0xA0
MemAddress：从机寄存器地址，每写入一个字节数据，地址就会自动+1
MemAddSize：从机寄存器地址字节长度 8位或16位
- 写入数据的字节类型 8位还是16位
  I2C_MEMADD_SIZE_8BIT
  I2C_MEMADD_SIZE_16BIT

使用HAL_I2C_Mem_Write等于先使用HAL_I2C_Master_Transmit传输第一个寄存器地址，再用HAL_I2C_Master_Transmit传输写入第一个寄存器的数据。

IIC读数据函数

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)；

*hi2c： I2C设备号指针，设置使用的是那个IIC 例：&hi2c2
DevAddress：从设备地址从设备的IIC地址例E2PROM的设备地址 0xA0
MemAddress：从机寄存器地址，每写入一个字节数据，地址就会自动+1
MemAddSize：从机寄存器地址字节长度 8位或16位
- 写入数据的字节类型 8位还是16位
  I2C_MEMADD_SIZE_8BIT
  I2C_MEMADD_SIZE_16BIT

在传输过程，寄存器地址和源数据地址是会自加的。

至于读函数也是如此，因此用HAL_I2C_Mem_Write和HAL_I2C_Mem_Read，来写读指定设备的指定寄存器数据是十分方便的，让设计过程省了好多步骤。

如果只往某个外设中写数据，则用Master_Transmit。　如果是外设里面还有子地址，例如E2PROM，有设备地址，还有每个数据的寄存器存储地址。则用Mem_Write。Mem_Write是2个地址，Master_Transmit只有从机地址

rain的博客

IIC

IIC简介

特点

协议

配置步骤

软件模拟IIC

定义

初始化IIC IO

IIC延时函数

IIC起始信号

IIC停止信号

发送一个字节

读取一个字节

等待应答

产生ACK应答

不产生ACK应答

IIC写数据函数

硬件IIC

初始化IIC

IIC写函数

IIC读函数

IIC写数据函数

IIC读数据函数

标准定时器TIMER

IIC Oled

Comments NOTHING

取消回复