IIC通信協(xié)議，搞懂這篇就夠了

I2C(IIC)屬于兩線式串行總線，由飛利浦公司開發(fā)用于微控制器(MCU)和外圍設(shè)備(從設(shè)備)進(jìn)行通信的一種總線，屬于一主多從(一個(gè)主設(shè)備(Master)，多個(gè)從設(shè)備(Slave))的總線結(jié)構(gòu)，總線上的每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)特定的設(shè)備地址，以區(qū)分同一I2C總線上的其他設(shè)備。

物理I2C接口有兩根雙向線，串行時(shí)鐘線（SCL）和串行數(shù)據(jù)線（SDA）組成，可用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，但是通信都是由主設(shè)備發(fā)起，從設(shè)備被動(dòng)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

1. 主設(shè)備發(fā)送起始（START）信號(hào)

2. 主設(shè)備發(fā)送設(shè)備地址到從設(shè)備

3. 等待從設(shè)備響應(yīng)(ACK)

4. 主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)到從設(shè)備，一般發(fā)送的每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后會(huì)跟著等待接收來(lái)自從設(shè)備的響應(yīng)(ACK)

5. 數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，主設(shè)備發(fā)送停止(STOP)信號(hào)終止傳輸

1. 設(shè)備發(fā)送起始（START）信號(hào)

2. 主設(shè)備發(fā)送設(shè)備地址到從設(shè)備

3. 等待從設(shè)備響應(yīng)(ACK)

4. 主設(shè)備接收來(lái)自從設(shè)備的數(shù)據(jù)，一般接收的每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后會(huì)跟著向從設(shè)備發(fā)送一個(gè)響應(yīng)(ACK)

5. 一般接收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)后會(huì)發(fā)送一個(gè)無(wú)效響應(yīng)(NACK)，然后主設(shè)備發(fā)送停止(STOP)信號(hào)終止傳輸

注：具體通信過(guò)程需視具體時(shí)序圖而定

就是使用芯片上的I2C外設(shè)，也就是硬件I2C，它有相應(yīng)的I2C驅(qū)動(dòng)電路，有專用的IIC引腳，效率更高，寫代碼會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單，只要調(diào)用I2C的控制函數(shù)即可，不需要用代碼去控制SCL、SDA的各種高低電平變化來(lái)實(shí)現(xiàn)I2C協(xié)議，只需要將I2C協(xié)議中的可變部分（如：從設(shè)備地址、傳輸數(shù)據(jù)等等）通過(guò)函數(shù)傳參給控制器，控制器自動(dòng)按照I2C協(xié)議實(shí)現(xiàn)傳輸，但是如果出現(xiàn)問(wèn)題，就只能通過(guò)示波器看波形找問(wèn)題。

軟件模擬I2C比較重要，因?yàn)檐浖M的整個(gè)流程比較清晰，哪里出來(lái)bug，很快能找到問(wèn)題，模擬一遍會(huì)對(duì)I2C通信協(xié)議更加熟悉。

如果芯片上沒有IIC控制器，或者控制接口不夠用了，通過(guò)使用任意IO口去模擬實(shí)現(xiàn)IIC通信協(xié)議，手動(dòng)寫代碼去控制IO口的電平變化，模擬IIC協(xié)議的時(shí)序，實(shí)現(xiàn)IIC的信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸，下面會(huì)講到根據(jù)通信協(xié)議如何用軟件去模擬。

IIC總線協(xié)議無(wú)非就是幾樣?xùn)|西：起始信號(hào)、停止信號(hào)、應(yīng)答信號(hào)、以及數(shù)據(jù)有效性。

時(shí)鐘線（SCL）和數(shù)據(jù)線（SDA）接上拉電阻，默認(rèn)高電平，表示總線是空閑狀態(tài)。

從設(shè)備地址用來(lái)區(qū)分總線上不同的從設(shè)備，一般發(fā)送從設(shè)備地址的時(shí)候會(huì)在最低位加上讀/寫信號(hào)，比如設(shè)備地址為0x50，0表示讀，1表示寫，則讀數(shù)據(jù)就會(huì)發(fā)送0x50，寫數(shù)據(jù)就會(huì)發(fā)送0x51。

I2C通信的起始信號(hào)由主設(shè)備發(fā)起，SCL保持高電平，SDA由高電平跳變到低電平。

// 起始信號(hào) void IIC_start(void)
{ // 1.首先把數(shù)據(jù)線設(shè)置為輸出模式 // 總線空閑, SCL和SDA輸出高 SCL = 1;  
    SDA = 1;
    delay_us(5); // SDA由高變低 SDA = 0;
    delay_us(5); // 拉低SCL開始傳輸數(shù)據(jù) SCL = 0;
}

// 停止信號(hào) void IIC_stop(void)
{ // 1.首先把數(shù)據(jù)線設(shè)置為輸出模式 // 拉高時(shí)鐘線 SDA = 0;
    delay_us(5);
    SCL = 1;
    delay_us(5); // SDA由低變高 SDA = 1;
}

// 等待ACK   1-無(wú)效    0-有效 u8 IIC_wait_ack(void)
{
    u8 ack = 0; // 數(shù)據(jù)線設(shè)置為輸入 // 拉高時(shí)鐘線 SCL = 1;
    delay_us(5); // 獲取數(shù)據(jù)線的電平 if(SDA)
    { // 無(wú)效應(yīng)答 ack = 1;
        IIC_stop();
    } else { // 有效應(yīng)答 ack = 0; // 拉低SCL開始傳輸數(shù)據(jù) SCL = 0;
        delay_us(5);
    } return ack;
}

void IIC_ack(u8 ack)
{ // 數(shù)據(jù)線設(shè)置為輸出 SCL = 0;
    delay_us(5); if(ack)
        SDA = 1; // 無(wú)效應(yīng)答 else SDA = 0; // 有效應(yīng)答  delay_us(5);
    SCL = 1; // 保持?jǐn)?shù)據(jù)穩(wěn)定 delay_us(5); // 拉低SCL開始傳輸數(shù)據(jù) SCL = 0;
}