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05-标准库开发-STM32-IIC协议

news 来源：原创 2025/7/6 3:44:49

七、STM32中IIC协议

概述

Inter-Integrated Circuit (IIC)，也常称为I2C（I squared C），是一种同步、串行、半双工通信总线协议。它主要用于连接低速外围设备到处理器或微控制器上，如MPU6050姿态传感器、OLED显示屏、存储器等。IIC协议具有两根线：时钟线（SCL）和数据线（SDA），这两根线都配置为开漏输出模式，并需要外接上拉电阻（一般为4.7KΩ）。

7.2 STM32中的软件实现

硬件连接

在STM32上实现IIC协议，首先需要将GPIO引脚配置为开漏输出模式，并连接上拉电阻。通常，SCL和SDA分别连接到STM32的两个GPIO引脚。

注意：这里的"Start"和"Stop"是逻辑上的标记，用于表示IIC协议的起始和终止条件。

实际的电信号变化不会直接在时序图中以波形形式展示。

Master Slave Start: SCL High, SDA High -> Low [Optional Data Transmission] Stop: SCL High, SDA Low -> High Master Slave
代码部分：

实现软件IIC的软件实现，初始化GPIO。

void MyI2C_Init(void)
{// 配置RCCRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);// 配置GPIOGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_10;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_10);
}// 写SCL
void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_10,(BitAction)BitValue);Delay_us(10);
}// 写SDA
void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_11,(BitAction)BitValue);Delay_us(10);
}// 读取SDA的数据
uint8_t MyI2C_R_SDA(void)
{uint8_t BitValue;BitValue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11);Delay_us(10);return BitValue;
}

起始与终止信号

  • 起始条件：在SCL为高电平时，SDA由高电平切换到低电平。
  • 终止条件：在SCL为高电平时，SDA由低电平切换到高电平。

在这里插入图片描述

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代码部分：
// 起始信号
void MyI2C_Start(void)
{MyI2C_W_SDA(1);MyI2C_W_SCL(1);Delay_us(1);MyI2C_W_SDA(0);Delay_us(1);MyI2C_W_SCL(0);
}// 停止信号
void MyI2C_Stop(void)
{MyI2C_W_SDA(0);MyI2C_W_SCL(1);Delay_us(1);MyI2C_W_SDA(1);Delay_us(1);
}

发送和接收字节

  • 发送一个字节：在SCL低电平期间，主机（通常是STM32微控制器）将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL。从机在SCL高电平期间读取数据位，此时SDA上不允许有数据变化。这个过程重复8次，以发送一个完整的字节。
  • 接收一个字节：过程与发送相似，但在SCL低电平期间，从机将数据放到SDA上，主机在SCL高电平期间读取。

在这里插入图片描述

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代码部分：
// 发送数据
void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte)
{uint8_t i;for(i = 0;i < 8; i++){MyI2C_W_SDA(Byte & (0x80>>i)? 1: 0);MyI2C_W_SCL(1);Delay_us(1);MyI2C_W_SCL(0);}
}//  读取数据
uint8_t MyI2C_RecvByte(void)
{uint8_t i;uint8_t Byte = 0;MyI2C_W_SDA(1); // 释放SDA总线for(i = 0; i < 8; i++){MyI2C_W_SCL(1);Delay_us(1);if(MyI2C_R_SDA()){Byte |= (0x80>>i);}MyI2C_W_SCL(0);Delay_us(1);}return Byte;}

应答机制

  • 发送应答：主机在接收完一个字节后，在下一个时钟周期发送一位数据作为应答，0表示应答（ACK），1表示非应答（NACK）。
  • 接收应答：主机在发送完一个字节后，在下一个时钟周期接收一位数据，以判断从机是否应答。
    在这里插入图片描述
代码部分：

// 发送应答位
void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit)
{MyI2C_W_SDA(AckBit);MyI2C_W_SCL(1);Delay_us(1);MyI2C_W_SCL(0);Delay_us(1);
}// 接收应答位
uint8_t MyI2C_ReceiveAck(void)
{uint8_t AckBit;MyI2C_W_SDA(1);MyI2C_W_SCL(1);Delay_us(1);AckBit = MyI2C_R_SDA();MyI2C_W_SCL(0);  Delay_us(1);  return AckBit; 	
}

7.3 STM32中IIC硬件实现

…

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