IIC通信协议
IIC通信协议（Inter-Integrated Circuit）是由PHILIPS公司开发的，由于它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要USART、CAN等通讯协议的外部收发设备，现在多用于系统内多个IC间的通讯。
IIC物理层：
1、它是一个支持多设备的总线。“总线”是指多个设备公用的信号线。在一个IIC通讯总线中，可连接多个IIC通讯设备，支持多个通讯主机和多个通讯从机。
2、一个IIC总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线（SDA），一条串行时钟线（SCL）。数据线用来表示数据，时钟线用来数据收发同步。
3、每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。
4、总线通过上拉电阻接到电源。当IIC设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态，由上拉电阻把总线拉成高电平。
5、多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用总裁方式决定哪个设备占用总线
6、传输模式：标准模式传输速率为100kbit/s，快速模式为400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s
7、连接到总线的IC数量受到总线的最大电容400pF限制。
IIC协议层：
1、空闲状态：
IIC总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。
2、起始信号和停止信号：（一般由主机产生）
起始信号：当SCL为高电平期间，SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。
停止信号：当SCL为高电平器件，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。
3、数据有效性：
时钟信号SCL为高电平期间，数据线SDA上的数据必须保持稳定，即此时的SDA为高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。
时钟信号SCL为低电平时，SDA数据无效，一般在这个时候SDA进行电平切换，为下一次表示数据做好准备。
即：数据在SCL的上升沿到来之前就需要准备好，并在下降沿到来之前必须保持稳定
4、应答信号ACK
发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK简称应答位），表示接收器已经成功接收了该字节；应答器为高电平时，规定为非应答位（NACK）；一般表示接收器接收该字节没有成功。
对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收器在第九个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。如果接收器是主控制器，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放SDA线，以便主控接收器发送一个停止信号P
5、地址和数据方向
IIC总线上的每个设备都有自己的独立地址，主机发起通讯时，通过SDA信号线发送设备地址（SLAVE_DEVICE）来查找从机。设备地址可以是7位或10位。
紧跟设备地址的一个数据位R/W用来表示数据传输方向，数据方向为“1”时表示主机由从机读数据，该位为“0”时表示主机向从机写数据。
6、数据帧格式：
IIC总线上传输的数据信号是广义的，既包含地址信号，又包含真正的数据信号。在起始信号后必须传送一个从机的地址（7位），第八位是数据的传输方向，0：表示主机发数据，1：表示主机接收数据
a、主机向从机发送数据，数据传输方向在整个传输过程中不变：
注：有阴影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分则表示数据由从机向主机传送。
A表示应答(低电平)， A非表示非应答（高电平）。S表示起始信号，P表示终止信号。
b、主机在第一个字节后，立即从从机读数据
c、在传送过程中，当需要改变传送方向时，起始信号和从机地址都被重复产生一次，但两次读/写方向位正好反相：
软件模拟IIC协议：
//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;
if((txd&0x80)>>7)
IIC_SDA=1;
else
IIC_SDA=0;
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;
}
软件模拟IIC读写寄存器示例：
/**************************************************
写寄存器
addr:要写入寄存器的地址
val:要写入的值
返回值：无
****************************************************/
void WR_Reg(u8 addr,u8 val)
{
IIC_Start(); // IIC起始信号
IIC_Send_Byte(ADXL_WRITE); // 发送写器件指令
IIC_Wait_Ack(); // 等待IIC应答信号
IIC_Send_Byte(addr); // 发送寄存器地址
IIC_Wait_Ack(); // 等待IIC应答信号
IIC_Send_Byte(val); // 发送值
IIC_Wait_Ack(); // 等待IIC应答信号
IIC_Stop(); // 产生一个停止条件
}
/*********************************************** 3
读寄存器
addr:寄存器地址
返回值：读到的值
************************************************/
u8 RD_Reg(u8 addr)
{
u8 temp=0; // 定义一个新的变量 存放读到的数据
IIC_Start(); // IIC起始信号
IIC_Send_Byte(ADXL_WRITE); // 发送写器件指令
temp=IIC_Wait_Ack(); // 等待应答
IIC_Send_Byte(addr); // 发送寄存器地址
temp=IIC_Wait_Ack(); // 等待应答
IIC_Start(); // 重新启动
IIC_Send_Byte(ADXL_READ); // 发送读器件指令
temp=IIC_Wait_Ack(); // 等待应答
temp=IIC_Read_Byte(0); // 读取一个字节,不继续再读,发送NAK
IIC_Stop(); // 产生一个停止条件
return temp; // 函数返回读到的值
}
STM32硬件实现IIC读写