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18-总线IIC

news 来源：原创 2025/6/8 5:06:30

一、IIC

1、IIC概述

I2C(IIC,Inter－Integrated Circuit),两线式串行总线,由PHILIPS（飞利浦）公司开发用于连接微控制器及其外围设备。

它是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，高速IIC总线一般可达400kbps，一般模块是高速IIC总线。

IIC是半双工通信方式,可实现主机一对多。

SDA：数据线，用于传输数据；可主机到从机，也可以从从机到主机。

SCL：时钟线，只能由主机发送,用于数据同步，一个脉冲发送/接收一位数据。

总结：
1.同一时间只能一对一通信。2.IIC总线上只有一个主机，多个从机。3. 主机可以被切换为从机，从机也是切换为主机。
这个情况很少见，基本主机在系统开始时就设定好的。4. IIC总线有上拉电阻，作用当主机及从机释放总线（不控制总线），
由上拉电阻将总线拉高，进入空闲状态，避免总线电压不稳定。

2、I2C通信原理-I2C协议

1、空闲状态

2、开始信号

3、停止信号

4、应答信号

5、数据的有效性

这个笔记是通过模拟IIC来实现IIC总线通信正常情况下MCU需要有IIC外设，才能与从机（从机也有IIC外设）模拟IIC可以理解为：根据IIC时序，自己编写代码实现IIC通信时序。软件IIC：就是不使用外设IIC硬件，实现IIC通信时序。优点：任意两个引脚都能实现IIC总线通信，这样就连没有IIC外设的STC89C52单片机都能采集IIC总线通信。

2.1 空闲状态

I2C总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管（器件门）均处在截止（关闭）状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。

简单理解为：SCL和SDA都处于高电平

2.2 起始信号（主机发出，起始信号是针对所有的从机）

主机发送的起始信号，所有的从机都能接受到，作用唤醒所有的从机，等待主机下一步指令（下一步指令一般是主机发地址，从机匹配地址，如果匹配上，做数据交互准备）。

起始信号：当SCL为高电平期间，SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序（上升沿或者下降沿）信号，而不是一个电平信号（高电平或者低电平）。

注意看启动信号的时序是由左到右进行查看，哪个先变化，就先写哪个信号线代码。

2.3 停止信号（主机发出）

停止信号：当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

注意看停止信号的时序是由左到右进行查看。

2.4 数据有效性

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。

即：数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在在下降沿到来之前必须稳定。

注意：在主机接受数据时，使用是的上面相同的时序，只不过SCL由主机发出，SDA由从机发出，那么主机要做为输入，进行接受数据。同样的道理，在SCL为低电平区间,从机在这区间可改变数据，在SCL为高电平区间保持数据的稳定。所以主机在SCL为高电平区间判断引脚的电平从而得到对应的数据。

时钟线用于同步传输数据，一个脉冲传1位数据（数据线用于传输数据），
假设一个脉冲时间10us,出就是说10us传一位数据，
那么传输速率：1/(0.00001s) = 100000bps = 100kbps

STM32发送数据

STM32接受数据

2.5 应答信号ACK

发送器（主机STM32或者是从机）每发送一个字节，就在时钟脉冲9(前面8个脉冲周期用来发8位数据)期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号（反馈：发送一位数据，做为应答）。应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。

对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。如果接收器是主控器，则在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发送，并释放SDA线，以便主控接收器发送一个停止信号P。

结论：

（1）每发送（主机与从机都适用）一个字节，则会（主机与从机都适用）接受一个应答信号（信号其实就是一位数据）；每接收（主机与从机都适用）一个字节，则会（主机与从机都适用）发送一位应答信号（信号其实就是一位数据）；

（2）规定低电平为有效应答，表示成功接受字节；规定高电平为无效应答，表示没有成功接受字节。

（3）假设主机接受数据，如果不想再接受，则发送一个无效应答（非应答）来通知从机不要再进行传输数据。

STM32发送有效应答
Iic_Send_Ack(0);
STM32发送无效应答
Iic_Send_Ack(1);

二、AT24C02

1、 24C02简介

AT24C02是一个2K位（2048）串行CMOS 的EEPROM（只读存储器），内部含有256个8位字节(大小：256字节)。

下面信息简单了解即可，重要的是标红的部分。

与 400KHz I2C 总线兼容

1.8 到 6.0 伏工作电压范围

低功耗 CMOS 技术

写保护功能当 WP 为高电平时进入写保护状态（WP接高电平，则无法写入数据）

页写缓冲器

自定时擦写周期

1,000,000 编程/擦除周期

可保存数据 100 年

8 脚 DIP SOIC 或 TSSOP 封装

温度范围商业级工业级和汽车级

EEPROM (Electrically Erasable Programmable read only memory)是指带电可擦可编程只读存储器。是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。 EEPROM 可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。一般用在即插即用

2、AT24C02引脚

3、 AT24C02地址查找

开发板上的AT24C02地址：A2 = 0, A1 = 0, A0 = 0;

MSB在左边，LSB在右边，表示先传高位数据

1 0 1 0 0 0 1 0

MSB LSB

1、LSB的意思是：全称为Least Significant Bit，在二进制数中意为最低有效位，一般来说，MSB位于二进制数的最左侧，LSB位于二进制数的最右侧。

2、MSB的意思是：全称为Most Significant Bit，在二进制数中属于最高有效位，MSB是最高加权位，与十进制数字中最左边的一位类似。

4、 AT24CO2读写时序

写时序

读时序

模拟I2C向AT24C02进行写读操作例子源码：

https://download.csdn.net/download/m0_63622771/90850432

18-总线IIC

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