参考资料
NXP 官方网站提供的IIC总线规范
I2C-bus specification and user manua
https://www.nxp.com/docs/en/user-guide/UM10204.pdf
别再去下那些狗东西不知道从哪里弄来还要下载积分的烂玩意了！
本篇所有图片均摘自 IIC总线规范 。
IICBus
IIC一共只有两条线，双向串行数据线SDA、串行时钟线SCL。
IIC是半双工的！
-
SDA：Serial Data（数据信号线）
-
SCL： Serial Colck Line（时钟信号线）
IIC应用电路
IIC 总线要求每个设备的SCL/SDA线都是
漏极开路(OD)模式
，因此总线必须带有上拉电阻才能正常工作。
上拉电阻的大小也会影响电平转换的时间，4.7K 就行。(是我在5V通讯下验证的值，应用需注意)
什么是漏极开路模式？
想想 51 单片机的 P0 口，就是很典型的漏极开路输出，因此要作为准双向口时，需要上拉电阻。
对于晶体管和场效应管来说：就是将 OUTPUT 端口接在漏极：
图中电阻即为上拉电阻，因 MOSFET 导通时，只有将 OUTPUT 拉低的能力而没有将 OUTPUT 抬升的能力，所以需要上拉电阻拉高 OUTPUT 的电平。
这种办法应用在驱动电路上是有很大好处的，驱动电流也不用很大就能控制大负载。
IIC 可在元件不同电压下进行通讯
各种电源电压共享同一IIC总线的例子
数据有效性
SDA 线上的数据要在时钟信号为高电平时保持稳定，在时钟信号为低电平时进行切换！
起始和停止
当 SCL(时钟信号线) 为高电平时，SDA 下降沿表示为起始信号，SDA 上升沿表示停止信号。
在这个起始和停止检测时，对硬件IIC很简单，软件IIC作为从机时，需要注意一下。
数据位
手册规定。SDA 上的数据必须为8位每字节。但是每次传输的字节数不受限制，每字节后要跟一个应答位(ACK)。
数据先由最高位(MSB)传输。
从机或主机暂时无法传输或接收完整数据时，可将SCL保持为低，进入等待状态。待时钟恢复时继续传输。
关于应答位：
每当主机向从机发送完一个字节的数据，主机总是需要等待从机给出一个应答信号，以确认从机是否成功接收到了数据。
发送完一个字节后，主机释放 SDA 的控制权，以便从机发送应答位。
-
ACK
：SCL高电平时，SDA为低电平，表示数据被接收了。
-
NACK
：（无应答）SCL高电平时，SDA为高电平
从机地址
开始后，发送7位地址，第8位为读/写标志位(0:W、1:R)。
开始后的第一个字节：
这样有几种情况，从机向主机发送信息，主机向从机发送信息，发送接收交替进行。
主机向从机写入的情况
主机读取从机情况
改变数据流方向
十位地址寻址方式
第一字节的前七位为
1111 0XX
，最后两位是十位地址的最高有效位(MSB)。第8位为 R/W 位。
有这种使用方法：
10 位寻址未广泛使用，不做过多介绍。
软件IIC时还应注意电平跳变不是瞬间完成的，需要一定的延时！！！
IIC总线接口的软件实现-89C51
为了方便理解，将软件实现分为几个部分：
sbit I2C_SDA = P1^0;
sbit I2C_SCL = P1^1;
延时函数
nop 代表运行一个时钟周期，此函数常常用在某些协议中的一个短延时！
void I2C_Delay(void)
{
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
}
IICBus发出起始信号
起始信号是在SCL高电平时SDA实现下降沿。
void I2C_Start(void)
{
I2C_SDA = 1;
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
I2C_SDA = 0;
I2C_Delay();
I2C_SCL = 0;
}
IICBus发出结束信号
结束信号是在SCL高电平时SDA实现上升沿。
void I2C_Stop(void)
{
I2C_SDA = 0;
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
I2C_SDA = 1;
I2C_Delay();
I2C_SCL = 0;
}
IICBus发出应答信号
SCL高电平时，SDA为低电平，表示数据被接收了。
void I2C_ASK(void)
{
I2C_SDA = 0;
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
I2C_SDA = 1;
I2C_SCL = 0;
}
IICBus发出非应答信号
void I2C_NOASK(void)
{
I2C_SDA = 1;
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
I2C_SDA = 0;
I2C_SCL = 0;
}
IICBus上发送一字节的数据
void I2C_SendByte(unsigned char c)
{
unsigned char i;
for(i=8; i>0; i--)
{
if(c & 0x80)
I2C_SDA = 1;
else
I2C_SDA = 0;
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
I2C_SCL = 0;
C = C<<1;
}
I2C_SDA = 1; //释放 I2C_SDA 数据线，准备接收应答信号
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
while(!(0 == I2C_SDA && 1 == I2C_SCL));
// 这里可加入超时执行其他函数的功能
}
把上述代码后四行改成检测主机应答位的情况
void I2C_ChickACK(void)
{
I2C_SDA = 1;
I2C_SCL = 1;
F0 = 0;
if(I2C_SDA == 1)
F0 = 1; //无应答
I2C_SCL = 0;
}
IICBus上接收一字节的数据
unsigned char I2C_ReceiveByte(void)
{
unsigned char i;
unsigned char r;
I2C_SDA = 1;
for(i=8; i>0; i--)
{
r = r<<1;
I2C_SCL = 1;
I2C_Delay();
if(I2C_SDA)
r = r|0x01;
I2C_SCL = 0;
}
return r;
}
实际例子
读 ADS1100 的 A/D 转换值。
#define READ_ADDR 0X90 // 1001 0000 // 读寄存器地址
#define WRITE_ADDR 0X91 // 1001 0001 // 写寄存器地址
#define CFG_WORD 0X8F // 1000 1111 // 配置寄存器预设
unsigned char AD_H; // 存储AD转换高八位
unsigned char AD_L; // 存储AD转换低八位
bit SYS_ERR; // 从机错误标志位
/* 配置寄存器进行设置
* @ setting_data: 要配置的参数
*/
void ADS1100_INIT(unsigned char setting_data)
{
I2C_Start();
I2C_SendByte(WRITE_ADDR);
I2C_CheckACK();
if(FO == 1)
{
SYS_ERR = 1;
return;
}
I2C_SendByte(setting_data);
I2C_CheckACK();
if(FO == 1)
{
SYS_ERR = 1;
return;
}
I2C_Stop();
}
/* 用于读取A/D转换的结果
*/
void READ_ADS1100(void)
{
I2C_Start();
I2C_SendByte(READ_ADDR);
I2C_CheckACK();
{
SYS_ERR = 1;
return;
}
AD_H = I2C_ReceiveByte();
I2C_ASK();
AD_L = I2C_ReceiveByte();
I2C_NOACK();
I2C_Stop();
}
void main()
{
ADS1100_INIT(CFG_WORD);
READ_ADS1100();
}
现在基本上芯片都有硬件I2C接口了，此只是作为一个了解，另此部分代码为自己推理，位编译进行验证，仅供参考用。
🎉 今日学习达成！
