STM32的IIC应用详解2

IIC简单介绍

小编能力有限，写的不对处还望诸位大侠指正哈！

平时所说的IIC通信指的是用单片机的两个I/O端口模拟出来的IIC，正真的IIC实际上是一块硬件电路，那是飞利浦公司的专利，要想用那就拿钱来买。有大牛既想用又不想花钱，就用两个端口模拟出了IIC通信协议，因为方便（51上的IIC改一下端口配置就可以在STM32F103上使用）所以被广泛使用。啰嗦了这么多，下面进入正题，嘿嘿。

   首先IIC通信由两根线组成:
      时钟线SCL：在通信过程起到控制作用。
      数据线SDA：用来一位一位的传送数据。
   其次IIC通信过程由开始、结束、发送、接收四个函数构成，接下来小编通过介绍这四个函数来介绍IIC通信协议。

   先记住两个概念，很重要：
        1、（在发送、接收数据的时候）当SCL为高电平时，SDA线不允许变化；当SCL线为低电平时，SDA线可以任意0、1变化。
        2、（在任意时候）只有当SCL为高电平时，IIC电路才对SDA线上的电平（0或者1）进行记录（这个记录小编把它叫做采样），当SCL线为低电平时，无论SDA是高还是低，IIC电路都不对SDA进行采样。

(假设我现在有一个单片机和外设进行IIC通信，两根线初始状态均为高电平)

开始信号

IIC协议规定：当SCL为高电平时，SDA由高电平变成低电平，认为这是IIC通信的开始信号。具体代码实现如下:

void MPU_IIC_Start(void)
{
    MPU_SDA_OUT();     //sda线输出
    MPU_IIC_SDA=1;        
    MPU_IIC_SCL=1;
    MPU_IIC_Delay();
    MPU_IIC_SDA=0;//SDA线由高变低
    MPU_IIC_Delay();
    MPU_IIC_SCL=0;
}

如上述代码所示，起始状态SCL和SDA均为高点平，延时下（一般4.7us左右），之后拉低SDA，这样起始信号就产生了，外设的IIC接口一收到这种电平变化就认为哦哦，要开始IIC通信了。最后一句拉低SCL的操作小编认为是一是为了允许SDA线0、1变化；二是为了防止外设的IIC对SDA线进行采样。

结束信号

IIC协议规定：当SCL为高电平时，SDA由低电平变成高电平，认为这是IIC通信的结束信号。具体代码实现如下:

void IIC_Stop(void)
{
    SDA_OUT();//sda线输出
    IIC_SCL=0;
    IIC_SDA=0;
    delay_us(4); 
    IIC_SCL=1;
    delay_us(4); 
    IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号                             
}

如上述代码所示，先把SCL拉低允许SDA变化，再把SDA拉低（为拉高做准备，哈哈）延时，再把SCL拉高，（让外设的IIC电路采集SDA线上的电平0）再延时（外设采样需要花时间）之后拉高SDA（因为SCL已经为高了，所以外设直接就采样了）。这样结束信号就产生了，外设IIC接收到这种电平变换意识到哦哦 IIC通信结束了。

应答信号

IIC协议规定，当接受到一个字节（8bit）后，数据接收方必须向数据发送方返回一个低电平信号，此信号称作应答信号（表示上一个数据成功接受可以继续接受）。若未返回应答信号，则认为数据接收方出现故障。由于单片的这端是IIC程序，而外设那端是IIC电路，所以当单片机发送数据时，外设的IIC电路会自动返回应答信号（前提外设没故障，嘿嘿）。当单片机接收数据的时候，应答信号就得我们自己写了。
//应答信号具体实现如下：

void IIC_Ack(void)
{
    IIC_SCL=0;
    SDA_OUT();
    IIC_SDA=0;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=0;
}

如上代码所示，先把时钟线拉低，再把数据线拉低，最后把始终先拉高，这样就告诉外设赶紧把数据线上的低电平才进去，应答信号就这样反回了，是不是很简单呢。非应答信号的代码如下，也很近单，小编就不啰嗦了。

void IIC_NAck(void)
{
    IIC_SCL=0;
    SDA_OUT();
    IIC_SDA=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=0;
}

发送函数

发送数据就是把字节一位一位的发送出去，具体实现如下：

void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        
    u8 t;   
    SDA_OUT();      
    IIC_SCL=0;
    for(t=0;t<8;t++)
    {              
        IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;//把要发送的数据的最高位放到数据线上
        txd<<=1;//次高位变最高位（为下次发送做准备）       
        delay_us(2);   //必须延时
        IIC_SCL=1;//拉高时钟线，告诉外设可以采样了
        delay_us(2); 
        IIC_SCL=0;//拉低时钟线，允许数据线发生变化
        delay_us(2);
    }    
}

对了单片机发送完一个字节后面必须跟一个等外应答函数，万一外设挂了呢，单片机还在傻傻的发送，好可怜呢？具体实现如下：

u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
    u8 Time=0;
    SDA_IN();        
    IIC_SDA=1;
    delay_us(1);       
    IIC_SCL=1;
    delay_us(1);     
    while(IIC_SDA)
    {
        Time++;
        if(Time>250)
        {
            IIC_Stop();
            return 1;
        }
    }
    IIC_SCL=0;     
    return 0;  
}

这段代码很简单，就是先让SDA=1，再判断在一定时间内SDA是否变为0，从而识别出外设有没有发送应答信号。这里就不赘述了。

接受函数

跟发送一样，只是把数据一位一位接受进来，记得要返回应答信号哟。具体实现如下：

u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
    unsigned char i,receive=0;
    SDA_IN();
    for(i=0;i<8;i++ )
    {
        IIC_SCL=0; 
        delay_us(2);
        IIC_SCL=1;
        receive<<=1;
        if(IIC_SDA)receive++;   
        delay_us(1); 
    }                    
    if (!ack)
        IIC_NAck();//非应答
    else
        IIC_Ack(); //应答   
    return receive;
}

首先我们要确定这个字节接收完毕后还需不需要继续接受字节，继续ACK=1,不继续ACK=0。循环中，时钟线拉低，先允许外设把数据线0、1变换，在时钟线拉高，禁止数据线变化（把外设送到数据线上的电平固定住）。当i=0时，receive<<=1;不起任何作用，但是以后就有用了，有大用处。再判断下数据线上电平是高还是低，假设IIC_SDA=1，则receive++就是把外设输出的1方到receive的最低位上去，这样一位数据就接受进来了。循环第二次，此时i=1，仍旧数据线拉低，再拉高，先允许变化再固定，receive<<=1起作用了，把刚才接受到的1移到次低位上去，给即将要接收的电平腾个地，之后的在判断什么什么的就都一样了哈，读者自己分析。八次循环以后，一个字节就接受到了。别忘了应答信号哟。最后把接受到了的数据返回，则一个字节就真正接收到了。是不是很简单呢？
上述几个函数是IIC通信协议，具体怎么使用得看不同外设的通信方式是怎么规定的。这些就只能见招拆招了，嘿嘿，至此，小编啰嗦完毕！