本文作者:陽(yáng)光，e小白網(wǎng)址:www.e-xiaobai.com

四、IIC數(shù)據(jù)有效性規(guī)定和傳輸格式

??? IIC信號(hào)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，當(dāng)SCL=1高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA必須保持穩(wěn)定狀態(tài)，不允許有電平跳變，只有在時(shí)鐘線上的信號(hào)為低電平期間(SCL=0)，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化。簡(jiǎn)而言之，SCL=1時(shí)， 數(shù)據(jù)線SDA的任何電平變換會(huì)看做是總線的起始信號(hào)或者停止信號(hào)，只有SCL=0時(shí)，才允許SDA數(shù)據(jù)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。如下圖所示

在IIC數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，輸出到SDA線上的每個(gè)字節(jié)必須是8位，數(shù)據(jù)傳送時(shí)，高位（MSB）在前，低位（LSB）在后，每次發(fā)送的字節(jié)數(shù)量不受限制，但是每一個(gè)被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位（即一幀共有9位）。當(dāng)一個(gè)字節(jié)按數(shù)據(jù)位從高位到低位的順序傳輸完后，緊接著從設(shè)備將拉低SDA=0，回傳給主設(shè)備一個(gè)應(yīng)答位ACK， 此時(shí)才認(rèn)為一個(gè)字節(jié)真正的被傳輸完成 ；如果一段時(shí)間內(nèi)沒有收到從機(jī)的應(yīng)答信號(hào)（SDA=1），則認(rèn)為該數(shù)據(jù)接收不成功。如下圖

主機(jī)寫數(shù)據(jù)過(guò)程如下：
1.主機(jī)首先產(chǎn)生START信號(hào)；
2.然后緊跟著發(fā)送一個(gè)從機(jī)地址，這個(gè)地址共有7位，緊接著的第8位是數(shù)據(jù)方向位(R/W)，? 0表示主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)(寫)，1表示主機(jī)接收數(shù)據(jù)(讀)；
3.主機(jī)發(fā)送地址時(shí)，總線上的每個(gè)從機(jī)都將這7位地址碼與自己的地址進(jìn)行比較，若相同，則認(rèn)為自己正在被主機(jī)尋址，將自己確定為發(fā)送器和接收器；
4.這時(shí)候主機(jī)等待從機(jī)的應(yīng)答信號(hào)(A)
4.1當(dāng)主機(jī)收到應(yīng)答信號(hào)時(shí)，發(fā)送要訪問(wèn)從機(jī)的那個(gè)地址， 繼續(xù)等待從機(jī)的應(yīng)答信號(hào)；
4.2當(dāng)主機(jī)收到應(yīng)答信號(hào)時(shí)，發(fā)送N個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，繼續(xù)等待從機(jī)的N次應(yīng)答信號(hào)；
4.3主機(jī)產(chǎn)生停止信號(hào)，結(jié)束傳送過(guò)程。

主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)程序表示如下：
//寫入一個(gè)字節(jié)
void Send_Byte(u8 dat)
{
?u8 i;
??? SCL=0;?????????????????? //拉低時(shí)鐘，開始傳輸數(shù)據(jù)
?for(i=0;i<8;i++)
?{
??if(dat&0x80)????????????? //將dat的8位從最高位依次寫入
??{
???SDA=1;?????????????? ?? //傳送1
??? }
??else
??{
???SDA=0;??????????????? ?//傳送0

? }
??delay_us(5);??????????? //這里延時(shí)可選2-10us，根據(jù)實(shí)際情況確定，不要省略
??SCL=1;????????????????? //SCL=1，保持SDA不變
??delay_us(5);???????????
??SCL=0;????????????????? //SCL=0，允許SDA跳變
??????? delay_us(5);????? //表示一個(gè)SCL時(shí)鐘周期傳送1位數(shù)據(jù)
??dat<<=1;??????????????? //下一位數(shù)據(jù)
? }
}
IIC主機(jī)發(fā)送一個(gè)字節(jié)程順序如下（以AT24C02為例）
void IIC_ WR_Byte(u8 dat,u8 mode)
{
?IIC_Start();??????????????? //啟動(dòng)信號(hào)
?Send_Byte(0xA0);?????????? //RW=0表示主機(jī)寫入，發(fā)送從機(jī)地址要根據(jù)實(shí)際器件確定
?IIC_WaitAck();????????????? //等待應(yīng)答
?Send_Byte(address);???????? //發(fā)送要寫入的字節(jié)地址（此處與0XA0不同）
?Send_Byte(dat);???????????? //發(fā)送數(shù)據(jù)
?delay_us(2);
??? IIC_WaitAck();??????????? //等待應(yīng)答，若是非應(yīng)答則結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)
?IIC_Stop();???????????????? //完成發(fā)送
}

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主機(jī)讀（接收）數(shù)據(jù)過(guò)程如下：
1.主機(jī)首先產(chǎn)生START信號(hào)；
2.然后緊跟著發(fā)送一個(gè)從機(jī)地址，注意此時(shí)該地址的第8位為RW=0，表明是向從機(jī)寫命令；
3.這時(shí)候主機(jī)等待從機(jī)的應(yīng)答信號(hào)(ACK)；
4.當(dāng)主機(jī)收到應(yīng)答信號(hào)后，發(fā)送要訪問(wèn)的從機(jī)地址，繼續(xù)等待從機(jī)的應(yīng)答信號(hào)；
5.當(dāng)主機(jī)收到應(yīng)答信號(hào)后，主機(jī)要改變通信模式（主機(jī)由發(fā)送變?yōu)榻邮?，從機(jī)由接收變?yōu)榘l(fā)送）；
5.1主機(jī)重新發(fā)送一個(gè)開始start信號(hào)；
5.2然后緊跟著發(fā)送一個(gè)從機(jī)地址，注意此時(shí)該地址的第8位為RW=1，表明將主機(jī)設(shè)置成接收模式開始讀取數(shù)據(jù)；
5.3主機(jī)等待從機(jī)的應(yīng)答信號(hào)，當(dāng)主機(jī)收到應(yīng)答信號(hào)時(shí)，就可以接收1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，當(dāng)接收完成后，主機(jī)發(fā)送非應(yīng)答信號(hào)，表示不在接收數(shù)據(jù)；
6.主機(jī)進(jìn)而產(chǎn)生停止信號(hào)，結(jié)束傳送過(guò)程。程序表示如下：

//IIC主機(jī)接收一個(gè)字節(jié)
void IIC_Read_Byte(u8 ack)
{
?u8 i=0,receive=0;
??? IIC_SDA_IN();????????????????? //SDA設(shè)為輸入
?? ?for(i=0;i<8;i++)
?{
?????? SCL=0; delay_us(2);????????? //允許數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
?????? SCL=1; delay_us(2);????????? //讀數(shù)據(jù)
?????? receive<<=1;???????????????? //讀下一位
?????? if(Read_Sda==1) receive++;

? delay_us(2);
}
if(!ack)? IIC_NAck();???????????????????????????? //發(fā)送非應(yīng)答
else??? IIC_Ack();????????????????????????????? //發(fā)送應(yīng)答
return? receive;
}
? }

?? 以讀取EEPROM AT24C02為例，讀取程序如下（僅參考）：
u8 IIC_READ_AT24C02(u16 addr)
{
? u8 temp=0;
? IIC_Start();?????????????????????? //發(fā)首次啟始信號(hào)
? Send_Byte(0xA0);???????????????? //發(fā)送地址，D0=0表示寫入
? IIC_WaitAck();??????????????????? //等待應(yīng)答
? Send_Byte(data);???????????????? //發(fā)送數(shù)據(jù)（24C02數(shù)據(jù)低位地址）
? IIC_WaitAck();
? IIC_Start();?????????????????????? //再次發(fā)啟始信號(hào)
? Send_Byte(0xA1);???????????????? //發(fā)送地址，D0=1表示讀入數(shù)據(jù)，與上面相反
? IIC_WaitAck();
? temp= IIC_Read_Byte(0);????????? //應(yīng)答
? IIC_Stop();????????????????????? //結(jié)束
? return temp;
}

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五、IIC尋址
??? 前面有說(shuō)到，啟始信號(hào)后必跟從機(jī)地址，那么從機(jī)地址如何確定？在IIC總線上，每個(gè)器件都有自己固定的地址，這地址是IC在出廠時(shí)就已經(jīng)設(shè)定好的，使用者只能按照手冊(cè)進(jìn)行配置。還是以AT24C02為例說(shuō)明。AT24C02為地址低位D3-D1,可以設(shè)為000-111共8個(gè)不同地址 ，高4位D7-D4=1010這是廠商固定地址，不能改變；D0位是讀寫控制位，0表示寫，1表示讀。如果硬件電路A0-A2這3個(gè)腳接地（000），按照前面數(shù)據(jù)格式規(guī)定，那么向AR24C02寫入時(shí)，發(fā)送的地址碼為A0(10100000)，如果要讀回?cái)?shù)據(jù)則發(fā)送的地址碼為A1(10100001)。
??? 還有些IC有發(fā)送命令和數(shù)據(jù)之分，因此在發(fā)送地址碼后，還要發(fā)送控制字標(biāo)識(shí)（D/C）位（通常0表示命令，1表示數(shù)據(jù)），總之從器件地址和控制字標(biāo)識(shí)要按IC手冊(cè)設(shè)定，否則會(huì)出現(xiàn)通訊錯(cuò)誤。

六、其它
??? IIC協(xié)議理論上可以接127個(gè)從機(jī)（8位地址去掉一個(gè)廣播位和0x00地址），實(shí)際上還受到總線電容的限制，IIC總線電容不能超過(guò)400pf，電容增大會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)的跳變產(chǎn)生延時(shí)畸變，導(dǎo)致通訊不能正常進(jìn)行。在實(shí)際運(yùn)用中，發(fā)送數(shù)據(jù)后的延時(shí)（2-10us）要保留，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)程序都沒變，換個(gè)場(chǎng)合就異常的情況，這時(shí)要重點(diǎn)注意延時(shí)是否合適。上拉電阻一定要加上，雖然有時(shí)候沒有加也能正常運(yùn)行，但是你不知道什么時(shí)候就不正常了。示例是用模擬IIC時(shí)序，STM32F103X支持硬件IIC，應(yīng)用起來(lái)比較簡(jiǎn)單，速度也比模擬的要快，只是IO口就沒有模擬的那么靈活，看情況而定。