I2C总线及单片机模拟I2C总线通信程序编写

来源：互联网发布：日本推理小说知乎编辑：程序博客网时间：2024/05/05 19:46

1、I2C总线

I2C总线是Inter-IntegratedCircuit(集成电路总线），这种总线类型是由飞利浦半导体公司在八十年代初设计出来的，主要是用来连接整体电路(ICS) ，IIC是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实时数据传输的控制源。

I2C串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。

2、数据有效性、起始和终止信号

数据位的有效性：I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。

起始信号：SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化；

终止信号：SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化。

起始信号和终止信号都由主机发出。

3、数据传送格式

1）字节传送与应答

每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位（即一帧共有9位）。如果一段时间内没有收到从机的应答信号，则自动认为从机已正确接收到数据。

2）数据帧格式

I2C总线上传送的数据信号是广义的，既包括地址信号，又包括真正的数据信号。

在起始信号后必须传送一个从机的地址（7位），第8位是数据的传送方向位（R/T），用“0”表示主机发送数据（T），“1”表示主机接收数据（R）。

每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。

若主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。

在总线的一次数据传送过程中，可以有以下几种组合方式：

a、主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传送过程中不变：

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， 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。

4、单片机模拟I2C总线通信程序

1）起始信号

Void I2CStart(void){                                SDA = 1;SomeNop(  );SCL = 1;SomeNop(  );SDA = 0;SomeNop(  );//自己定义的子函数，延时大于4us;}

2）终止信号

void I2cStop(void){SDA = 0;SomeNop(  );SCL = 1;SomeNop(  );SDA = 1;SomeNop(  );}

3）写一个字节操作

bit I2CWrite(unsigned char dat)              //I2C总线写操作，待写入字节dat，返回值为应答状态{    bit ack;                              //用于暂存应答位的值    unsigned char mask;                  //用于探测字节内某一位值的掩码变量         for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1)  //从高位到低位依次进行    {        if ((mask&dat) == 0)          //该位的值输出到SDA上            I2C_SDA = 0;        else            I2C_SDA = 1;              I2CDelay();             I2C_SCL = 1;          //拉高SCL                  I2CDelay();                I2C_SCL = 0;         //再拉低SCL，完成一个位周期    }                  I2C_SDA = 1;            //8位数据发送完后，主机释放SDA，以检测从机应答                I2CDelay();                 I2C_SCL = 1;           //拉高SCL                ack = I2C_SDA;             //读取此时的SDA值，即为从机的应答值                I2CDelay();                I2C_SCL = 0;              //再拉低SCL完成应答位，并保持住总线                  return (~ack);            //应答值取反以符合通常的逻辑：0=不存在或忙或写入失败，1=存在且空闲或写入成功}

4）读一个字节操作

unsigned char I2CReadACK()                 //I2C总线读操作，并发送应答信号，返回值为读到的字节{    unsigned char mask;    unsigned char dat;          I2C_SDA = 1;                           //首先确保主机释放SDA    for (mask=0x80; mask!=0; mask>>=1)       //从高位到低位依次进行    {        I2CDelay();        I2C_SCL = 1;                 //拉高SCL        if(I2C_SDA == 0)                 //读取SDA的值              dat &= ~mask;                  //为0时，dat中对应位清零              else            dat |= mask;                //为1时，dat中对应位置1        I2CDelay();        I2C_SCL = 0;                  //再拉低SCL，以使从机发送出下一位    }            I2C_SDA = 0;                   //8位数据发送完后，拉低SDA，发送应答信号            I2CDelay();            I2C_SCL = 1;                    //拉高SCL             I2CDelay();             I2C_SCL = 0;                   //再拉低SCL完成应答位，并保持住总线                 return dat;}

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