標(biāo)題: IIC串口通信 [打印本頁]
作者: 黑電子論 時(shí)間: 2016-4-7 09:59
標(biāo)題: IIC串口通信
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IIC通信原理介紹
I2C（Inter－Integrated Circuit）總線是由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式（SCL、
SDA）串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。SDA（serial data line）表示串行數(shù)據(jù)線，SCL（serial clock line）為串行時(shí)鐘線，SDA是雙線數(shù)據(jù)線，既可以接收也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。在使用時(shí)，SDA和SCL都必須利用外部上拉電阻連接到VCC（當(dāng)總線空閑時(shí)可以保持高電平）。IIC總線快速模式下可以達(dá)到400kHZ的傳輸速率。每一個(gè)IIC器件都有一個(gè)唯一的可識別的地址。
ST（START）：IIC數(shù)據(jù)傳輸開始于一個(gè)起始信號。起始信號定義為當(dāng)SCL為高電平
（HIGH）時(shí)SDA從高電平（HIGH）跳為低電平（LOW）；
SAD（Slave Adress）：起始信號傳輸后，下一個(gè)Byte前7bit表示從機(jī)的地址，第8
位表示發(fā)送or接收數(shù)
據(jù)，若從機(jī)接收到前7bit，并與自己的地址比較，若匹配，則從機(jī)認(rèn)為主機(jī)選中自己，需要
進(jìn)行通信；
ACK（Acknowledge）：主從機(jī)接收到數(shù)據(jù)后會發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號；
SP（STOP）：停止信號定義為當(dāng)SCL線為高電平時(shí)，SDA從低電平（LOW）跳變?yōu)楦唠娖剑?/font>HIGH）。
以上僅僅是針對IIC通信的簡單的介紹，更加詳細(xì)的介紹請參考IIC的datesheet。
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說明：
1、本文件主要功能是：用普通IO口模擬IIC實(shí)現(xiàn)通信功能
2、本文件版權(quán)屬思飛工作室
3、使用方法：在需要使用IIC的工程中，包含IIC.h和IIC.c文件
4、由于使用普通IO口模擬IIC，所以此處理論上可以用任意IO口來模擬
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#include "IIC.h"
#include "delay.h"
/**************************************************************************
函數(shù)名稱:IIC_Init（void）
功能:初始化IIC使用的引腳。此處使用stm32的PB10/PB11來模擬IIC通信
參數(shù)：無
返回值 : 無
說明：端口配置需要使用CNFx[1:0],MODEx[1:0]相關(guān)位含義列出如下：
MODEx[1:0]
00：輸入模式(復(fù)位后的狀態(tài))
01：輸出模式，最大速度10MHz
10：輸出模式，最大速度2MHz
11：輸出模式，最大速度50MHz
CNFx[1:0]
在輸入模式(MODE[1:0]=00)：
00：模擬輸入模式
01：浮空輸入模式(復(fù)位后的狀態(tài))
10：上拉/下拉輸入模式
11：保留
在輸出模式(MODE[1:0]>00)：
00：通用推挽輸出模式
01：通用開漏輸出模式
10：復(fù)用功能推挽輸出模式
11：復(fù)用功能開漏輸出模式
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void IIC_Init(void)
{
RCC->APB2ENR|=1<<3;
//先使能外設(shè)IO PORTB時(shí)鐘
GPIOB->CRH&=0XFFFF00FF;
//PB10,11 推挽輸出，
CNFx[1:0],MODEx[1:0],配置0011表示推挽輸出
GPIOB->CRH|=0X00003300;
GPIOB->ODR|=3<<10;
//PB10 11輸出高
}
/**************************************************************************
函數(shù)名稱:IIC_Start（void)
功 能:產(chǎn)生IIC起始信號（ST）
參 數(shù)：無
返回值 : 無
說明：IIC起始信號定義為當(dāng)SCL為高電平（HIGH）時(shí)，SDA線從高到低的跳變
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void IIC_Start(void)
{
SDA_OUT();
//SDA線輸出
IIC_SDA=1;
//SDA為高電平輸出
delay_us(1);
IIC_SCL=1;
//SCL為高電平
delay_us(6);
IIC_SDA=0;
//START:when CLK is high,DATA
change form high to low
delay_us(6);
IIC_SCL=0;
//鉗住I2C總線，準(zhǔn)備發(fā)送或接收數(shù)
據(jù)，避免在SCL為高電平期間，再次發(fā)出起始信號或者停止信號
delay_us(2);
}
/**************************************************************************
函數(shù)名稱: IIC_Stop（void）
功 能: 產(chǎn)生IIC停止信號（SP）
參 數(shù)：None
返回值 : None
說明 :IIC停止信號定義為當(dāng)SCL為高電平（HIGH）時(shí)，SDA線從低到高的跳變
***************************************************************************/
void IIC_Stop(void)
{
SDA_OUT();
//SDA線輸出
IIC_SDA=0;
//SDA為低電平
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
//SCL為高電平
delay_us(6);
IIC_SDA=1;
//STOP:when CLK is high DATA
change form low to high
delay_us(4);
}
/**************************************************************************
函數(shù)名稱: IIC_Wait_Ack（void）
功能: 等待應(yīng)答信號到來
參數(shù)：無
返回值 : [1，接收應(yīng)答失敗；0，接收應(yīng)答成功]
說明：IIC通信時(shí)，接收到數(shù)據(jù)，從機(jī)（Slave）會發(fā)出ACK信號，一般是一個(gè)低電平
信號出現(xiàn)在SDA線上，若主機(jī)檢測到，則認(rèn)為此次通信成功
注意：應(yīng)答信號是在SCL為高電平器件，SDA一直為低電平表示應(yīng)答
***************************************************************************/
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
u8 ucErrTime=0;
SDA_IN();
//SDA設(shè)置為輸入
IIC_SDA=1;delay_us(2);
IIC_SCL=1;delay_us(2);
while(READ_SDA)
//若超過250個(gè)時(shí)鐘周期沒有收到應(yīng)
答信號，認(rèn)為通信失敗，返回1，并結(jié)束此次通信
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250)
{
IIC_Stop();
return 1;
}
}
IIC_SCL=0;
//時(shí)鐘輸出0
return 0;
//若通信成功，則返回0
}
/**************************************************************************
函數(shù)名稱: IIC_Ack（）
功 能: 產(chǎn)生應(yīng)答信號 ，主機(jī)從從機(jī)讀取數(shù)據(jù)后，向從機(jī)發(fā)出應(yīng)答信號
參 數(shù)：None
返回值 : None
說明: 主機(jī)在接收到從機(jī)的數(shù)據(jù)后，向從機(jī)返回一個(gè)應(yīng)答信號，繼續(xù)通信,在SCL為
高電平器件，SDA一直保持低電平表示應(yīng)答
***************************************************************************/
void IIC_Ack(void)
{
IIC_SCL=0;
//SCL初始為低
SDA_OUT();
IIC_SDA=0;
//SDA輸出低
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
//SCL輸出高電平
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
//SCL再輸出低電平，保證在SCL為高電平
期間，SDA始終保持高電平，表示應(yīng)答信號
}
/**************************************************************************
函數(shù)名稱: IIC_NAck（）
功能: 不產(chǎn)生應(yīng)答信號，主機(jī)接收到從機(jī)的數(shù)據(jù)后，不發(fā)出應(yīng)答信號
參 數(shù)：None
返回值 : None
說明：在IIC中SCL為高電平器件，SDA也保持高電平則表示不應(yīng)答，NACK
***************************************************************************/
void IIC_NAck(void)
{
IIC_SCL=0;
//SCL輸出低電平
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
//SDA輸出高電平
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
//SCL輸出高電平
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
//SCL再次輸出低電平，保證SCL為高時(shí)，
SDA一直為高
}
/**************************************************************************
函數(shù)名稱: IIC_Send_Byte（）
功能: 主機(jī)發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)到從機(jī)
參 數(shù)：需要發(fā)送的數(shù)據(jù)
返回值 : 無
說明: IIC每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位8bit，
***************************************************************************/
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
u8 t;
SDA_OUT();
//SDA輸出
IIC_SCL=0;
//拉低時(shí)鐘開始數(shù)據(jù)傳輸
for(t=0;t<8;t++)
//循環(huán)八次，把txd中的8bit數(shù)據(jù)通過SDA線輸出，但同
時(shí)SCL時(shí)鐘也必須翻轉(zhuǎn)
{
IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
txd<<=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
delay_us(2);
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
}
}
/**************************************************************************
函數(shù)名稱: IIC_Read_Byte（）
功能: IIC接收一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容
參數(shù)：ack表示是否返回ACK信號，若ack=1，則發(fā)送ACK（），否則發(fā)送NACK（）
返回值 : 返回讀出的8bit的數(shù)據(jù)
***************************************************************************/
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
u8 i,receive=0;
SDA_IN();
//SDA設(shè)置為輸入
for(i=0;i<8;i++)
//根據(jù)SDA電平的高低，決定receive的8bit信息
{
第 4 頁
IIC.txt
IIC_SCL=0;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
receive<<=1;
if(READ_SDA)receive++;
delay_us(2);
}
IIC_SCL = 0;
if (!ack)
IIC_NAck();
//發(fā)送nACK
else
IIC_Ack();
//發(fā)送ACK
return receive;
//返回讀到的數(shù)據(jù)
}
/**************************************************************************
函數(shù)名稱：IIC_ReadReg(u8 DeviceAddr,u8ReadAddr)
功能：在指定的器件地址中指定的寄存器地址中讀出一個(gè)數(shù)據(jù)
參 數(shù)：DeviceAddr:從器件的地址 ReadAddr：寄存器的地址
返回值 : 讀到的數(shù)據(jù)
說明：讀取數(shù)據(jù)流程如下
master（主機(jī)）：ST
SAD+W SUB
SR SAD+R
NMAK SP
slave（從機(jī)） ：
SAK
SAK
SAK DATA
其中各符號含義如下：
ST ：起始信號
SAD+W：從器件地址+Write
SAK：從機(jī)應(yīng)答信號
SUB：寄存器地址
SR ：重新啟動
DATA ：數(shù)據(jù)
NMAK ：主機(jī)無應(yīng)答
SP ：停止信號
**************************************************************************/
u8 IIC_ReadReg(u8 DeviceAddr,u8 ReadAddr)
{
u8 temp=0;
IIC_Start();
//起始信號
IIC_Send_Byte(DeviceAddr);
//發(fā)送器件地址
IIC_Wait_Ack();
//等待應(yīng)答
IIC_Send_Byte(ReadAddr);
//發(fā)送寄存器地址
IIC_Wait_Ack();
//等待應(yīng)答
IIC_Start();
//重新啟動IIC總線
IIC_Send_Byte(DeviceAddr+1);
//發(fā)送器件地址
IIC_Wait_Ack();
//再次等待應(yīng)答
temp=IIC_Read_Byte(0);
//只讀取1byte的數(shù)據(jù)，無需主機(jī)應(yīng)答
IIC_Stop();
//產(chǎn)生一個(gè)停止條件
return temp;
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