IIC协议

一、概念

两根通信线：SCL和SDA

同步，半双工

带数据应答

支持总线挂载多设备（一主多从、多主多从）

一主多从：单片机作为主机，挂载在IIC总线上的所有模块都是从机，主机可以控制和哪一个从机进行通信。任何时候，都是主机完全掌控SCL时钟线，在SDA空闲状态下，主机可以获得SDA总线的控制，只有在从机发送数据和应答位时，主机才会将SDA的控制权移交给从机。

多主多从：所有设备都可以充当主机，当一个设备是主机，但是突然出现一个设备打断，说他想当主机（由于IIC总线只能由一个设备进行控制），因此会进行仲裁，获胜的一方是主机，失败则是从机

二、硬件连线

（1）所有IIC设备的SCL线连在一起，SDA线连在一起

（2）设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式（因为SDA时半双工通信，所以主机和从机的SDA都会输入或者输出高低电平，但如果总线时序没有调节好，造成了主机和从机的SDA同时输出高电平，此时就会造成电路短路，所以IIC协议禁止SDA配置推挽输出模式；然后SCL配置为开漏输出原因时多主多从模式下需要使用此特性）

（3）SCL和SDA添加一个上拉电阻，阻值时4.7KΩ（开漏输出只能输出低电平，输出高电平时引脚初始浮空状态，所以提供一格上拉电阻，可以输出一个弱高电平）

三、IIC软件时序

（1）起始和终止条件

（2）发送一个字节

（3）接收一个字节

?

?（4）发送和接收应答

（5）指定地址写一个字节

开始信号+从机地址&W+ack+寄存器地址+ack+数据+uack+结束信号

（6）当前地址读一个字节

对于指定设备，在当前地址指针指示的地址下，读取从机数据

时序：开始信号+从机地址&R+ack+数据+uack+结束信号

（但是从机并不知道应该读哪个寄存器的地址，所以此时采取读当前指针指向的寄存器的值，在从机中，所以寄存器的都被分到了同一个线性区域，并且会有一个单独的指针变量指示着其中的一个寄存器，其值在上电默认，一般指向0地址，并且每写入一个字节或者读出一个字节之后，这个指针会自动加一，移动到下一个寄存器，所以如果主机没有指定要读取那个寄存器的地址，那么就会返回当前指针指向的值，如果从机指定了要读的寄存器的地址，那么指针变量会指向要读的寄存器的地址，读写该寄存器之后指针变量会加一）

（7）指定地址读一个字节

开始时序+从机地址&W+ack+寄存器地址+ack+开始时序+从机地址&R+ack+数据+uack+结束信号

（8）指定地址写多个字节

开始信号+从机地址&W+ack+寄存器地址+ack+数据1+ack+数据2+ack+...+数据n+uack+结束信号

（9）指定地址读多个字节

开始时序+从机地址&W+ack+寄存器地址+ack+开始时序+从机地址&R+ack+数据1+ack+数据2+ack+...+数据n+uack+结束信号

四、软件模拟代码

//初始化 IIC
void IIC_Init(void)
{ 
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PB 时钟使能 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIO
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7); //PB6,PB7 输出高
}

//产生 IIC 起始信号
void IIC_Start(void)
{
    SDA_OUT(); //sda 线输出
    IIC_SDA=1;
    IIC_SCL=1;
    delay_us(4);
    IIC_SDA=0; //START:when CLK is high,DATA change form high to low
    delay_us(4);
    IIC_SCL=0; //钳住 I2C 总线，准备发送或接收数据
} 

//产生 IIC 停止信号
void IIC_Stop(void)
{
    SDA_OUT(); //sda 线输出
    IIC_SCL=0;
    IIC_SDA=0; //STOP:when CLK is high DATA change form low to high
    delay_us(4);
    IIC_SCL=1;
    IIC_SDA=1; //发送 I2C 总线结束信号
    delay_us(4);
}

//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
// 0，接收应答成功
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
    u8 ucErrTime=0;
    SDA_IN(); //SDA 设置为输入
    IIC_SDA=1;delay_us(1); 
    IIC_SCL=1;delay_us(1); 
    while(READ_SDA)
    { 
        ucErrTime++;
        if(ucErrTime>250)
        {
            IIC_Stop();
            return 1;
        }
    }
    IIC_SCL=0; //时钟输出 0
    return 0;
}

//产生 ACK 应答
void IIC_Ack(void)
{ IIC_SCL=0;
    SDA_OUT();
    IIC_SDA=0;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=0;
}

//不产生 ACK 应答
void IIC_NAck(void)
{ 
    IIC_SCL=0;
    SDA_OUT();
    IIC_SDA=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=1;
    delay_us(2);
    IIC_SCL=0;
} 

//IIC 发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{ 
    u8 t;
    SDA_OUT();
    IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
    for(t=0;t<8;t++)
    { 
        IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
        txd<<=1;
        delay_us(2); //对 TEA5767 这三个延时都是必须的
        IIC_SCL=1;
        delay_us(2);
        IIC_SCL=0;
        delay_us(2);
    } 
}

//读 1 个字节，ack=1 时，发送 ACK，ack=0，发送 nACK
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{ 
    unsigned char i,receive=0;
    SDA_IN(); //SDA 设置为输入
    for(i=0;i<8;i++ )
    { 
        IIC_SCL=0;
        delay_us(2);
        IIC_SCL=1;
        receive<<=1;
        if(READ_SDA)receive++;
        delay_us(1);
    } 
    if (!ack)
        IIC_NAck(); //发送 nACK
    else
        IIC_Ack(); //发送 ACK
    return receive;
}