I2C两线式串行总线通讯协议，它是由飞利浦开发的，主要用于连接微控制器及其外围设备之间，它是由数据线SDA和信号线SCL构成的，可发送和接收数据即在MUC和I2C设备之间，I2C和I2C之间进行全双工信号传输，高速I2C总线一般可达到400kbps。一般我们也称为TWI接口。

I2C支持多主机模式：

即在这个主线上可以挂载n个I2C外设。

对于I2C协议，其实也很简单，不要想的那么复杂，其实就是电平的变换。我们可以人为的分为6个部分

整体时序图：

各状态：

• 空闲状态
  
  

I2C总线的SCK和SDA两个线同时处于高电平的时候，规定为总线的空闲状态，这个就是由总线上的上拉电阻把电平拉高的。

• 起始信号
  
  

当SCL为高电平期间，SDA由高电平变成低电平，即为起始信号。启动信号是一种电平跳变时序信号，不是一个电平信号。

• 停止信号
  
  

当SCL为高电平期间，SDA由低电平变为高电平，即为停止信号。停止信号也是一种电平跳变时序信号，不是一个电平信号。

• 应答信号
  
  

发送器每发送一个字节（8bit）数据，就在时钟脉冲（SCL）9期间释放数据线（SDA），再由接收器来反馈一个应答信号，应答信号为低电平的时候，规定为有效应答位(ACK:应答位)，表明接收器已经成功的接收了该字节，应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK：非应答位），表示接收器没有成功的接收该字节。

对于反馈有效应答位（ACK）：接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA拉低，并且保证在该时钟的高电平期间，SDA为稳定的低电平。大家主要看图，看看是不是这样的。

要是接收器是主控器，那么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的发送，并且释放SDA线，以便主控接收器发送一个停止信号。

• 数据的有效性
  
  

时钟信号（SCL）为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟信号（SCL）为低电平期间，数据线上的高电平或者低电平才能发生变化。

数据必须在时钟信号（SCL）的上升沿到来之前就准备好，并且在数据信号的下降沿来到之前必须稳定。

• 数据的传输
  
  

在SDA上的每一个位的数据的传输都需要一个时钟脉冲，即在SCL串行时钟的配合下，SDA上逐位的串行发送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。

示例代码讲解

• 初始化IIC
  
  

其实就是对两个线的初始化，我这里使用的是PA6和PA7，开始都设置为输出，中途会改变PA7的输入输出属性，在空闲状态，我们知道SCL和SDA是被拉高的，所以这个地方我们给高电平。

• 产生IIC起始信号
  
  

将SDA线设置为输出，然后SDA和SCL都设置为高电平，延迟4us，然后将SDA拉低，延迟4us，最后将SCL拉低。这其实就是协议规定的动作了。

• 产生IIC停止信号
  
  

同样的道理，和协议的时序保持一致就好了。

• 等待应答信号到来
  
  

首先我们需要把SDA设置为输入，因为接收方要给发射方返回一个应答信号的。就是在SCL第9个高电平的时候，释放信号线，先拉高，然后持续等待，是不是有应答信号返回，其实就是返回一个低电平，所以我们一直在检测READ_SDA这个电平，持续一段时间，要是没有返回的话，我们认为超时了，就直接停止协议了，

• 产生应答信号
  
  

即在第9个时钟周期内，SDA都为低电平，为应答

• 不产生应答信号
  
  

即在第9个时钟周期内，SDA都为高电平，为不应答

• IIC发送一个字节
  
  

发送数据，SDA设置为输出。SCL拉低，SDA准备。

做一个8次循环，拿出1byte的数据，将你发送的数据和0x80作与运算，拿出最高位，然后右移7位，将这个数据放到最低位，这个数据要是1的话，那么SDA输出一个高电平，要是与后的结果为低电平的话，那么SDA输出一个低电平。这都属于准备发送信号阶段。

然后SCL拉高，完成数据的发送，然后SCL拉低，此时SDA也就可以拉低了，接着开始次高位的传输，直到传输完成。

• 读取数据
  
  
  

读取数据，SDA要设置为输入了。SCL开始为低电平，然后SCL为高电平，我们开始读SDA上的数据，然后左移数据，将读取的数据放在低位。然后检测一下有没有应答。

其实基本思路就是这样了。我把源码附上：

i2c.h

1. #ifndef __MYIIC_H
   
2. #define __MYIIC_H
   
3. #include "sys.h"
   
4. #include "stm32f10x_gpio.h"
   
5. //IO方向设置
   
6. #define SDA_IN() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;}
   
7. #define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;}
   
8. //IO操作函数
   
9. #define IIC_SCL PBout(6) //SCL
   
10. #define IIC_SDA PBout(7) //SDA
    
11. #define READ_SDA PBin(7) //输入SDA
    
12. //IIC所有操作函数
    
13. void IIC_Init(void); //初始化IIC的IO口
    
14. void IIC_Start(void); //发送IIC开始信号
    
15. void IIC_Stop(void); //发送IIC停止信号
    
16. void IIC_Send_Byte(u8 txd); //IIC发送一个字节
    
17. u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节
    
18. u8 IIC_Wait_Ack(void); //IIC等待ACK信号
    
19. void IIC_Ack(void); //IIC发送ACK信号
    
20. void IIC_NAck(void); //IIC不发送ACK信号
    
21. void IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
    
22. u8 IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);
    
23. #endif

复制代码

i2c.c

1. #include "myiic.h"
   
2. #include "delay.h"
   
3. //初始化IIC
   
4. void IIC_Init(void)
   
5. {                                         
   
6.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
7.         RCC_APB2PeriphClockCmd(        RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );        //使能GPIOB时钟
   
8.          
   
9.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
   
10.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推挽输出
    
11.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
12.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    
13.         GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7);         //PB6,PB7 输出高
    
14. }
    
15. //产生IIC起始信号
    
16. void IIC_Start(void)
    
17. {
    
18.         SDA_OUT(); //sda线输出
    
19.         IIC_SDA=1;                  
    
20.         IIC_SCL=1;
    
21.         delay_us(4);
    
22.         IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
    
23.         delay_us(4);
    
24.         IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据
    
25. }         
    
26. //产生IIC停止信号
    
27. void IIC_Stop(void)
    
28. {
    
29.         SDA_OUT();//sda线输出
    
30.         IIC_SCL=0;
    
31.         IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
    
32.         delay_us(4);
    
33.         IIC_SCL=1;
    
34.         IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
    
35.         delay_us(4);                                                                
    
36. }
    
37. //等待应答信号到来
    
38. //返回值：1，接收应答失败
    
39. // 0，接收应答成功
    
40. u8 IIC_Wait_Ack(void)
    
41. {
    
42.         u8 ucErrTime=0;
    
43.         SDA_IN(); //SDA设置为输入
    
44.         IIC_SDA=1;delay_us(1);         
    
45.         IIC_SCL=1;delay_us(1);         
    
46.         while(READ_SDA)
    
47.         {
    
48.                 ucErrTime++;
    
49.                 if(ucErrTime>250)
    
50.                 {
    
51.                         IIC_Stop();
    
52.                         return 1;
    
53.                 }
    
54.         }
    
55.         IIC_SCL=0;//时钟输出0          
    
56.         return 0;
    
57. }
    
58. //产生ACK应答
    
59. void IIC_Ack(void)
    
60. {
    
61.         IIC_SCL=0;
    
62.         SDA_OUT();
    
63.         IIC_SDA=0;
    
64.         delay_us(2);
    
65.         IIC_SCL=1;
    
66.         delay_us(2);
    
67.         IIC_SCL=0;
    
68. }
    
69. //不产生ACK应答                 
    
70. void IIC_NAck(void)
    
71. {
    
72.         IIC_SCL=0;
    
73.         SDA_OUT();
    
74.         IIC_SDA=1;
    
75.         delay_us(2);
    
76.         IIC_SCL=1;
    
77.         delay_us(2);
    
78.         IIC_SCL=0;
    
79. }                                                                          
    
80. //IIC发送一个字节
    
81. //返回从机有无应答
    
82. //1，有应答
    
83. //0，无应答                         
    
84. void IIC_Send_Byte(u8 txd)
    
85. {
    
86. u8 t;
    
87.         SDA_OUT();          
    
88. IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
    
89. for(t=0;t<8;t++)
    
90. {
    
91. //IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
    
92.                 if((txd&0x80)>>7)
    
93.                         IIC_SDA=1;
    
94.                 else
    
95.                         IIC_SDA=0;
    
96.                 txd<<=1;          
    
97.                 delay_us(2);
    
98.                 IIC_SCL=1;
    
99.                 delay_us(2);
    
100.                 IIC_SCL=0;       
     
101.                 delay_us(2);
     
102. }         
     
103. }          
     
104. //读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK
     
105. u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
     
106. {
     
107.         unsigned char i,receive=0;
     
108.         SDA_IN();//SDA设置为输入
     
109. for(i=0;i<8;i++ )
     
110.         {
     
111. IIC_SCL=0;
     
112. delay_us(2);
     
113.                 IIC_SCL=1;
     
114. receive<<=1;
     
115. if(READ_SDA)receive++;
     
116.                 delay_us(1);
     
117. }                                         
     
118. if (!ack)
     
119. IIC_NAck();//发送nACK
     
120. else
     
121. IIC_Ack(); //发送ACK
     
122. return receive;
     
123. }

复制代码

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