一. IIC的基本介紹

1.1IIC的簡(jiǎn)介

IIC是雙線（不算地線）半雙工的一種通訊方式（可以雙向通訊，但不可以在同一時(shí)間雙向數(shù)據(jù)傳輸）.

IIC串行總線一般有兩根信號(hào)線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL，其時(shí)鐘信號(hào)是由主控器件產(chǎn)生。所有接到IIC總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設(shè)備的時(shí)鐘線SCL接到總線的SCL上。對(duì)于并聯(lián)在一條總線上的每個(gè)IC都有唯一的地址。

1.2地址問題

IIC設(shè)備地址

協(xié)議格式中第一個(gè)字節(jié)(為slave address)由7位地址和一位R/W讀寫位組成的，這字節(jié)是個(gè)器件地址。

常用IIC接口通用器件的器件地址是由種類型號(hào)，及尋址碼組成的，共7位。

如格式如下：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

(1)、器件類型：D7-D4共4位決定的。這是由半導(dǎo)公司生產(chǎn)時(shí)就已固定此類型的了，也就是說這4位已是固定的。

(2)、用戶自定義地址碼：D3-D1共3位。這是由用戶自己設(shè)置的，通常的作法如EEPROM這些器件是由外部IC的3個(gè)引腳所組合電平?jīng)Q定的（用常用的名字如A0,A1,A2）。這也就是尋址碼。所以為什么同一IIC總線上同一型號(hào)的IC只能最多共掛8片同種類芯片的原因了。

(3)、最低一位就是R/W位，，“0”表示寫，“1”表示讀（通常讀寫信號(hào)中寫上面有一橫線，表示低電平）。所以IIC設(shè)備通常有兩個(gè)地址，即讀地址和寫地址。

IIC 設(shè)備的7 位地址是就當(dāng)前IIC總線而言的，是“相對(duì)地址”。不同的IIC總線上的設(shè)備可以使用相同的7 位地址，但是它們所在的i2c 總線不同。所以在系統(tǒng)中一個(gè)IIC設(shè)備的“絕對(duì)地址”由二元組（IIC適配器的ID 和設(shè)備在該總線上的7 位地址）表示。”，所以這個(gè)函數(shù)的作用主要是排除同一IIC總線上出現(xiàn)多個(gè)地址相同的設(shè)備。

1.3 IIC協(xié)議

IIC總線在傳輸數(shù)據(jù)的過程中一共有三種類型信號(hào)，分別為：開始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。這些信號(hào)中，起始信號(hào)是必需的，結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)，都可以不要。同時(shí)我們還要介紹其空閑狀態(tài)、數(shù)據(jù)的有效性、數(shù)據(jù)傳輸。

(1)空閑狀態(tài)
當(dāng)IIC總線的數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL兩條信號(hào)線同時(shí)處于高電平時(shí)，規(guī)定為總線的空閑狀態(tài)。此時(shí)各個(gè)器件的輸出級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管均處在截止?fàn)顟B(tài)，即釋放總線，由兩條信號(hào)線各自的上拉電阻把電平拉高。

(2)起始信號(hào)與停止信號(hào)
起始信號(hào)：當(dāng)時(shí)鐘線SCL為高期間，數(shù)據(jù)線SDA由高到低的跳變；啟動(dòng)信號(hào)是一種電平跳變時(shí)序信號(hào)，而不是一個(gè)電平信號(hào)；
停止信號(hào)：當(dāng)時(shí)鐘線SCL為高期間，數(shù)據(jù)線SDA由低到高的跳變；停止信號(hào)也是一種電平跳變時(shí)序信號(hào)，而不是一個(gè)電平信號(hào)。

(3) 應(yīng)答信號(hào)
發(fā)送器每發(fā)送一個(gè)字節(jié)（8個(gè)bit），就在時(shí)鐘脈沖9期間釋放數(shù)據(jù)線，由接收器反饋一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。

應(yīng)答信號(hào)為低電平時(shí)，規(guī)定為有效應(yīng)答位（ACK，簡(jiǎn)稱應(yīng)答位），表示接收器已經(jīng)成功地接收了該字節(jié)；
應(yīng)答信號(hào)為高電平時(shí)，規(guī)定為非應(yīng)答位（NACK），一般表示接收器接收該字節(jié)沒有成功。
對(duì)于反饋有效應(yīng)答位ACK的要求是：接收器在第9個(gè)時(shí)鐘脈沖之前的低電平期間將數(shù)據(jù)線SDA拉低，并且確保在該時(shí)鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。 如果接收器是主控器，則在它收到最后一個(gè)字節(jié)后，發(fā)送一個(gè)NACK信號(hào)，以通知被控發(fā)送器結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送，并釋放數(shù)據(jù)線SDA，以便主控接收器發(fā)送一個(gè)停止信號(hào)P。

(4)數(shù)據(jù)有效性
IIC總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定；只有在時(shí)鐘線上的信號(hào)為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化。即：數(shù)據(jù)在時(shí)鐘線SCL的上升沿到來之前就需準(zhǔn)備好。并在在下降沿到來之前必須穩(wěn)定。

(5)數(shù)據(jù)的傳達(dá)
在IIC總線上傳送的每一位數(shù)據(jù)都有一個(gè)時(shí)鐘脈沖相對(duì)應(yīng)（或同步控制），即在SCL串行時(shí)鐘的配合下，在SDA上逐位地串行傳送每一位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)位的傳輸是邊沿觸發(fā)。

二.代碼

關(guān)于IIC代碼部分的內(nèi)容這里主要講解HAL塊部分的內(nèi)容。這里HAL初始化的三個(gè)部分包括：引腳配置初始化，寫數(shù)據(jù)函數(shù)，讀數(shù)據(jù)函數(shù)。

在引腳配置的 IICInit 中對(duì)IIC的兩個(gè) 引腳（SCL，SDA）進(jìn)行引腳的配置，并對(duì)IIC相關(guān)的庫(kù)函數(shù)進(jìn)行配置，其中引腳的配置這里不再進(jìn)行講解，需要注意的是GPIO的模式要配置成GPIO_MODE_AF_OD 復(fù)用開漏輸出或者GPIO_Mode_Out_PP數(shù)據(jù)寄存器輸出。

關(guān)于IIC的配置，IIC的模式，自身地址，

typedef struct
{
  uint32_t I2C_ClockSpeed;             /*設(shè)置SCL時(shí)鐘頻,此值不低于40000*/
  uint16_t I2C_Mode;                   /* 指定工作模式,可選I2C模式和SMBUS模式*/
  uint16_t I2C_DutyCycle;              /*指定時(shí)鐘占空比,可選 low/high=2:1以及16:9模式*/
  uint16_t I2C_OwnAddress1;            /*指定自身的I2C設(shè)備地址 */
  uint16_t I2C_Ack;                    /*使能或者關(guān)閉響應(yīng) (一般都是使能) */
  uint16_t I2C_AcknowledgedAddress;    /*指定地址的長(zhǎng)度,可以位7位及10位 */
}I2C_InitTypeDef;

? I2C_ClockSpeed 設(shè)置I2C的傳輸速率，在調(diào)用初始化函數(shù)時(shí)，函數(shù)會(huì)根據(jù)我們輸入的數(shù)值經(jīng)過運(yùn)算后把時(shí)鐘因子寫入到I2C的時(shí)鐘控制寄存器CCR。而我們寫入的這個(gè)參數(shù)值不得高于400KHz。實(shí)際上由于CCR寄存器不能寫入小數(shù)類型的時(shí)鐘因子，影響到 SCL的實(shí)際頻率可能會(huì)低于本成員設(shè)置的參數(shù)值，這時(shí)除了通訊稍慢一點(diǎn)以外，不會(huì)對(duì)I2C的標(biāo)準(zhǔn)通訊造成其它影響。

? I2C_Mode 選擇I2C的使用方式，有I2C模式(I2C_Mode_I2C )和SMBus主、從模式(I2C_Mode_SMBusHost、 I2C_Mode_SMBusDevice ) 。 I2C不需要在此處區(qū)分主從模式，直接設(shè)置I2C_Mode_I2C即可。

? I2C_DutyCycle 設(shè)置I 2C的SCL線時(shí)鐘的占空比。該配置有兩個(gè)選擇，分別為低電平時(shí)間比高電平時(shí)間為2：1 ( I2C_DutyCycle_2)和16：9 (I2C_DutyCycle_16_9)。其實(shí)這兩個(gè)模式的比例差別并不大，一般要求都不會(huì)如此嚴(yán)格，這里隨便選就可以了。

? I2C_OwnAddress1 配置STM32的I2C設(shè)備自己的地址，每個(gè)連接到I2C總線上的設(shè)備都要有一個(gè)自己的地址，作為主機(jī)也不例外。地址可設(shè)置為7位或10位(受下面 I2C_AcknowledgeAddress成員決定)，只要該地址是I2C總線上唯一的即可。 STM32的I2C外設(shè)可同時(shí)使用兩個(gè)地址，即同時(shí)對(duì)兩個(gè)地址作出響應(yīng)，這個(gè)結(jié)構(gòu)成員I2C_OwnAddress1配置的是默認(rèn)的、OAR1寄存器存儲(chǔ)的地址，若需要設(shè)置第二個(gè)地址寄存器OAR2，可使用 I2C_OwnAddress2Config函數(shù)來配置，OAR2不支持10位地址。

? I2C_Ack_Enable 配置I 2C應(yīng)答是否使能，設(shè)置為使能則可以發(fā)送響應(yīng)信號(hào)。一般配置為允許應(yīng)答(I2C_Ack_Enable)，這是絕大多數(shù)遵循I 2C標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備的通訊要求，改為禁止應(yīng)答(I2C_Ack_Disable)往往會(huì)導(dǎo)致通訊錯(cuò)誤。

? I2C_AcknowledgeAddress 選擇I2C的尋址模式是7位還是10位地址。這需要根據(jù)實(shí)際連接到I2C總線上設(shè)備的地址進(jìn)行選擇，這個(gè)成員的配置也影響到 I2C_OwnAddress1成員，只有這里設(shè)置成10位模式時(shí)， I2C_OwnAddress1才支持10位地址。

利用庫(kù)函數(shù)版本編寫HAL代碼部分如下：

void IICInit(void)
{
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	/* 配置硬件IIC需要的變量 */ 
	I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure; 

	/* 使能與 I2C1 有關(guān)的時(shí)鐘 */
	RCC_APB2PeriphClockCmd  (RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE ); 
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);  

	/* PB6-I2C1_SCL、PB7-I2C1_SDA*/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; 
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); 

	/*IIC外設(shè)初始化*/

	/* I2C 配置 */
	I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C ;     //配置為普通IIC模式
	//I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2; 
	//I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = SlaveAddress; 
	I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;  //使能自動(dòng)應(yīng)答   
	I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; 
	I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 50000;   //5K的速度？


	/* I2C1 初始化 */
	I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);	   

	/* 使能 I2C1 */
	I2C_Cmd  (I2C1,ENABLE); 
	/*允許應(yīng)答模式*/
	I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);   
}

void ByteWrite(u8 addr,u8 dataValue)
{
	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

	I2C_Send7bitAddress(I2C1,HMC_ADDR,I2C_Direction_Transmitter);

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

	I2C_SendData(I2C1,addr);

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

	I2C_SendData(I2C1,dataValue);

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

	I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);

}

u8 ByteRead(u8 addr)
{
	u8 dataValue;

	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY));

	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);//起始信號(hào)

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

	I2C_Send7bitAddress(I2C1,HMC_ADDR,I2C_Direction_Transmitter);//發(fā)送設(shè)備地址+寫信號(hào)

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));//

	I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);

	I2C_SendData(I2C1,addr);//發(fā)送存儲(chǔ)單元地址，從0開始

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);//起始信號(hào)

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

	I2C_Send7bitAddress(I2C1,HMC_ADDR,I2C_Direction_Receiver);//發(fā)送設(shè)備地址+讀信號(hào)

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));

	I2C_AcknowledgeConfig(I2C1,DISABLE);

	I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);

	while(!(I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)));

	dataValue=I2C_ReceiveData(I2C1);//讀出寄存器數(shù)據(jù)

	return dataValue;
}