一、 綜述
I2C(IIC，Inter-Integrated Circuit)，兩線式串行總線，由PHILIPS公司開發用於連接微控制器及其外圍設備。
它是由數據線SDA和時鍾SCL構成的串行總線，可發送和接收數據。在CPU和被控IC之間、IC與IC之間進行雙向傳送，高速IIC總線一般可達400kbps以上。但在STM8中，400kHZ已經是最快速度了。
在往后的模塊調試中也經常涉及，是一個很常見並且很好用的協議。
二、STM8S103中手冊對I2C簡介
看完中文資料手冊，個人覺得比較淺顯，具體使用在后面我會貼出來。
三、 I2C詳細解析
I2C總共由五個核心函數，分別為：
①起始信號
②停止信號
③應答信號
④發送數據
⑤接收數據
通過這五個核心基本函數就能於大多數的傳感進行通信了。
以下對各個部分進行詳細介紹，附上部分主要代碼，各位可以參考一下。
3.1 起始信號
當SCL為高電平期間，SDA由高電平到低電平的跳變過程；起始信號是一種電平跳變時序信號，而不是一個電平信號，如上圖虛線框所。
void Start_Signal_IIC_(void){
//起始信號：
GPIO_WriteHigh(GPIOD, GPIO_PIN_2);//數據線
IIC_Delay_4us();
GPIO_WriteHigh(GPIOD, GPIO_PIN_3);//時鍾線
IIC_Delay_4us();
GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_2); //數據線
IIC_Delay_4us();
GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_3); //時鍾線
IIC_Delay_4us();
}
3.2 停止信號
當SCL為高電平期間，SDA由低電平到高電平的跳變過程；停止信號也是一種電平跳變時序信號，而不是一個電平信號，如上圖虛線框所。
void End_Data_IIC_()
{
GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_2); //數據線拉低
IIC_Delay_4us();
GPIO_WriteHigh(GPIOD, GPIO_PIN_3);//時鍾線拉高
IIC_Delay_4us();
GPIO_WriteHigh(GPIOD, GPIO_PIN_2);//數據線拉高
}
3.3 應答信號
應答信號有兩種：分別是主動應答信號和主動不應答信號
①Ack(主動拉低SDA形成應答信號)
I2C總線的數據都是以字節(8位)的方式傳送的，發送器件每發送一個字節之后，在時鍾的第9個脈沖期間釋放數據總線，由接收器發送一個 ACK(把數據總線的電平拉低)來表示數據成功接收。
//主動應答信號
void vIIC_Ack() { GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_2); IIC_Delay_4us(); GPIO_WriteHigh(GPIOD, GPIO_PIN_3); IIC_Delay_4us(); GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_3); IIC_Delay_4us(); }
②NAck(主動不拉低SDA不形成應答信號)
在時鍾的第9個脈沖期間發送器釋放數據總線，接收器不拉低數據總線表示一個NACK，NACK有兩種用途:
a. 一般表示接收器未成功接收數據字節；
b. 當接收器是主控器時，它收到最后一個字節后，應發送一個NACK信號，以通知被控發送器結束數據發送，並釋放總線，以便主控接收器發送一個停止信號STOP。
//主動不應答
void vIIC_NAck()
{
GPIO_WriteHigh(GPIOD, GPIO_PIN_2);
IIC_Delay_4us();
GPIO_WriteHigh(GPIOD, GPIO_PIN_3);
IIC_Delay_4us();
GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_3);
IIC_Delay_4us();
}
③ReadAck(等待應答信號)
該信號在主機發送完數據后等待從機應答時候使用。
u8 bIIC_ReadACK()
{
GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_MODE_IN_PU_IT);//將SDA改為輸入模式。
GPIO_WriteHigh(GPIOD, GPIO_PIN_3); //拉高時鍾線。
IIC_Delay_4us();
if(IIC_SDA_R != 0)
{
//低 有應答
GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_3);
IIC_Delay_4us();
GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);//SDA
return 1;
}
else
//高 無應答
{
GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_3);
IIC_Delay_4us();
GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);//SDA
return 0;
}
}
3.4 發送數據
在發送起始信號后開始通信，主機發送一個8位數據。然后，主機釋放SDA線並等待從從機發出得確認信號(ACK)。
void Send_Data_IIC_(uint8_t Data){
int i;
//拉低數據線和時鍾線
GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_3);
GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_2);
for(i=0;i<8;i++)
{
if(Data&0x80)
GPIO_WriteHigh(GPIOD, GPIO_PIN_2);
else
GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_2);
Data= Data<<1;
IIC_Delay_2us();
GPIO_WriteHigh(GPIOD, GPIO_PIN_3);
IIC_Delay_4us();
GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_3);
IIC_Delay_2us();
}
}
3.5 接收數據
在發送起始信號后開始通信，主機發送一個8位數據。然后，從機收到數據返回一個確認信號(ACK)給主機,這時候主機才開始接收數據，待主機接收數據完成后，發送一個NACK信號給從機，以通知接收端結束數據接收。
//接收函數
uint8_t uIIC_RecvByte()
{
uint8_t i,uReceiveByte = 0;
GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_MODE_IN_PU_IT);
for(i=0;i<8;i++)
{
uReceiveByte <<= 1;
IIC_Delay_4us();
GPIO_WriteHigh(GPIOD, GPIO_PIN_3);//高時鍾線時讀取數據電平
IIC_Delay_4us();
if(IIC_SDA_R !=0 )
{
uReceiveByte|=0x01;
}
IIC_Delay_4us();
GPIO_WriteLow(GPIOD, GPIO_PIN_3);
IIC_Delay_4us();
}
GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_2, GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);
return uReceiveByte;
}
3.6 I2C通信總過程
以下圖完美地詮釋了iic從接收到發送全過程中，SDA和SCL線的變化線。綜合上面的解釋和過程代碼，這張圖可以幫助記憶和理解。
四、例程
4.1 編譯環境：
這里用的是IAR進行編譯，較為好用，后期使用STM32的開發板可以推薦使用CUBE直接生成初始化函數，與Keil5相互搭配使用，很是方便。
4.2 主芯片：
我的主芯片是STM8S系列中的103，其中STM8S的003、005、和103、105，配置一樣（外設和CPU頻率，FLASH），在代碼相同的情況下均可進行燒寫。
4.3 代碼&解析
iic代碼可以驅動幾乎市面上的所有時鍾模塊，所以這里的代碼可以與時鍾模塊的代碼相互調用。每個函數我都有加以解釋，可以詳細了解一下。
看了上面的代碼也可以知道，這個協議是由數據線和時鍾線，數據發送接收要求拉高數據線或拉低時鍾線。所以這里推薦直接使用庫函數的拉高低，如果要方便的話，再加個宏定義可以更加直觀方便。
五、結尾
以上是iic的核心函數，對於每個函數我已經寫的很清楚，下一篇博客我會將基於iic的時鍾模塊的傳感通信博客貼出來，各位可以繼續閱讀下一篇博客做一下參考。