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IIC总线协议介绍
IIC总线结构图
IIC协议时序
1. ACK#xff08;Acknowledge#xff09;
2. NACK#xff08;Not Acknowledge#xff09;
IO口模拟II2C协议
发送起始信号#xff1a; 发送停止信号#xff1a;
检测应答信号#xff1a;
发送应答信号#x…目录
IIC总线协议介绍
IIC总线结构图
IIC协议时序
1. ACKAcknowledge
2. NACKNot Acknowledge
IO口模拟II2C协议
发送起始信号 发送停止信号
检测应答信号
发送应答信号
发送非应答信号
读取1字节数据
AT24C02介绍 AT24C02通讯地址
AT24C02读写时序
I²C 相关的 AC 特性表
AT24C02写时序
AT24C02读时序 AT24C02驱动步骤
IIC配置步骤
为什么IIC总线SDA建议用开漏模式
AT24C02配置步骤 IIC总线协议介绍
IICInter Integrated Circuit集成电路总线是一种同步 串行 半双工通信总线。
总线就是传输数据的通道
协议就是传输数据的规则 IIC总线结构图 ① 由时钟线SCL和数据线SDA组成并且都接上拉电阻确保总线空闲状态为高电平
② 总线支持多设备连接允许多主机存在每个设备都有一个唯一的地址
③ 连接到总线上的数目受总线的最大电容400pf限制
④ 数据传输速率标准模式100k bit/s 快速模式400k bit/s 高速模式3.4Mbit/s
可以归纳为 主设备向从设备写数据时 主设备先发送起始信号START 信号然后发送数据每次发送 1 个字节8 位。主设备在发送完一个字节后等待从设备返回应答信号ACK。如果主机收到 ACK 信号表示从机已正确接收该字节主机可以选择继续发送下一个字节或者发送停止信号STOP 信号来结束通信。 主设备向从设备读数据时 主设备先发送起始信号START 信号然后开始接收从设备发送的数据。主设备每接收 1 个字节后需要发送一个应答信号ACK给从设备表示数据接收成功。如果主机发送 ACK 信号从机会继续发送下一个字节如果主机发送非应答信号NACK表示主机不再需要更多数据并且主机应发送停止信号STOP 信号来结束通信。
II2C的数据有效性是指数据的读取和写入只在SCK高电平的时候有效。
II2C的数据传输顺序是先从高位到低位的写入与读取。
空闲状态是SDA和SCK空闲时为高电平。 IIC协议时序 起始信号(S)当SCL为高电平时SDA从高电平变为低电平
停止信号(P)当SCL为高电平时SDA从低电平变为高电平
应答信号上拉电阻影响下SDA默认为高而从机拉低SDA就是确认收到数据即ACK否则NACK 1. ACKAcknowledge 含义 ACK 表示确认信号意味着接收方成功接收到数据字节并准备好接收或发送下一个字节。 工作原理 数据传输完成后发送方会在第 9 个时钟周期期间释放 SDA 线即保持高阻态。接收方会在此时 拉低 SDA 线保持低电平以此表示数据接收成功。 触发条件 由接收方发送 ACK 信号。例如 当主机写数据时从机发送 ACK表示它成功接收到该字节。当主机读数据时主机发送 ACK表示它成功接收到从机发来的字节。 2. NACKNot Acknowledge 含义 NACK 表示非确认信号意味着接收方没有成功接收到数据字节或者不需要继续通信。 工作原理 数据传输完成后发送方会在第 9 个时钟周期期间释放 SDA 线。接收方保持 SDA 线为高电平表示未确认NACK。 触发条件 由接收方发送 NACK 信号。例如 当主机写数据时从机发送 NACK表示它未能正确接收数据或者它无法继续接收数据。当主机读数据时主机发送 NACK表示它不需要从机发送更多数据并准备终止通信。 IO口模拟II2C协议 发送起始信号
/*** brief 产生IIC起始信号* param 无* retval 无*/
void iic_start(void)
{IIC_SDA(1);IIC_SCL(1);iic_delay();IIC_SDA(0); /* START信号: 当SCL为高时, SDA从高变成低, 表示起始信号 */iic_delay();IIC_SCL(0); /* 钳住I2C总线准备发送或接收数据 */iic_delay();
} 发送停止信号
/*** brief 产生IIC停止信号* param 无* retval 无*/
void iic_stop(void)
{IIC_SDA(0); /* STOP信号: 当SCL为高时, SDA从低变成高, 表示停止信号 */iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();IIC_SDA(1); /* 发送I2C总线结束信号 */iic_delay();
}
检测应答信号
/*** brief 等待应答信号到来* param 无* retval 1接收应答失败* 0接收应答成功*/
uint8_t iic_wait_ack(void)
{uint8_t waittime 0;uint8_t rack 0;IIC_SDA(1); /* 主机释放SDA线(此时外部器件可以拉低SDA线) */iic_delay();IIC_SCL(1); /* SCL1, 此时从机可以返回ACK */iic_delay();while (IIC_READ_SDA) /* 等待应答 */{waittime;if (waittime 250){iic_stop();rack 1;break;}}IIC_SCL(0); /* SCL0, 结束ACK检查 */iic_delay();return rack;
}
发送应答信号
/*** brief 产生ACK应答* param 无* retval 无*/
void iic_ack(void)
{IIC_SDA(0); /* SCL 0 - 1 时 SDA 0,表示应答 */iic_delay();IIC_SCL(1); /* 产生一个时钟 */iic_delay();IIC_SCL(0);iic_delay();IIC_SDA(1); /* 主机释放SDA线 */iic_delay();
}
发送非应答信号
/*** brief 不产生ACK应答* param 无* retval 无*/
void iic_nack(void)
{IIC_SDA(1); /* SCL 0 - 1 时 SDA 1,表示不应答 */iic_delay();IIC_SCL(1); /* 产生一个时钟 */iic_delay();IIC_SCL(0);iic_delay();
}
发送1字节数据
/*** brief IIC发送一个字节* param data: 要发送的数据* retval 无*/
void iic_send_byte(uint8_t data)
{uint8_t t;for (t 0; t 8; t){IIC_SDA((data 0x80) 7); /* 高位先发送 */iic_delay();IIC_SCL(1);iic_delay();IIC_SCL(0);data 1; /* 左移1位,用于下一次发送 */}IIC_SDA(1); /* 发送完成, 主机释放SDA线 */
}
读取1字节数据
/*** brief IIC读取一个字节* param ack: ack1时发送ack; ack0时发送nack* retval 接收到的数据*/
uint8_t iic_read_byte(uint8_t ack)
{uint8_t i, receive 0;for (i 0; i 8; i ) /* 接收1个字节数据 */{receive 1; /* 高位先输出,所以先收到的数据位要左移 */IIC_SCL(1);iic_delay();if (IIC_READ_SDA){receive;}IIC_SCL(0);iic_delay();}if (!ack){iic_nack(); /* 发送nACK */}else{iic_ack(); /* 发送ACK */}return receive;
}AT24C02介绍 EEPROM是一种掉电后数据不丢失的储存器常用来存储一些配置信息在系统重新上电时就可以加载。 AT24C02是一个2K bit的EEPROM存储器使用IIC通信方式。 AT24C02通讯地址 AT24C02读写时序
AT24C02支持的读写操作
写操作: AT24C02支持字节写模式和页写模式。 字节写模式就是一个地址一个数据进行写入。 页写模式就是连续写入数据。只需要写一个地址连续写入数据时地址会自增但存在页的限制超出一页时超出数据覆盖原先写入的数据。但读会自动翻页。 读操作: AT24C02支持当前地址读模式随机地址读模式和顺序读模式。 当前读模式是基于上一次读/写操作的最后位置继续读出数据。 随机地址读模式是指定地址读出数据。 顺序读模式是连续读出数据。
I²C 相关的 AC 特性表
用于 AT24C01A/02/04/08A/16A 存储器 t_LOW 含义SCL 低电平脉冲宽度。范围最小值为 1.2 μs。表示 SCL 保持低电平的最短时间。 t_HIGH 含义SCL 高电平脉冲宽度。范围最小值为 0.6 μs。表示 SCL 保持高电平的最短时间。t_WR 含义写周期时间。范围典型值为 5 ms。表示从机完成一次写操作所需的时间。
这里的我们设置t_LOW t_HIGH 2us。
t_WR表示缓冲时间是表示写入之后在下一次写入之前要等待的缓冲时间要大于5ms,这里我们设置为10ms AT24C02写时序 AT24C02读时序 AT24C02驱动步骤
硬件和软件IIC对比 IIC配置步骤 1、使能SCL和SDA对应时钟 __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
2、设置GPIO工作模式 SDA开漏/SCL推挽输出模式使用HAL_GPIO_Init初始化
3、编写基本信号 起始信号 停止信号 应答信号
4、编写读和写函数 iic_read_byte iic_send_byte
注意发送完成主机释放SDA 为什么IIC总线SDA建议用开漏模式 IIC的SDA脚即要作为输出又要作为输入用开漏输出模式很好实现输出输入共用避免IO模式频繁切换带来的麻烦。 输出时主机MCU输出0可以拉低信号来实现低电平发送主机输出1实际不起作用由外部上拉电阻上拉实现高电平发送。 输入时主机MCU设置输出1状态此时因为MCU无法输出1相当于释放了SDA脚此时外部器件可以主动拉低SDA脚/释放SDA脚同样由上拉电阻提供“输出1的功能”实现SDA脚的高低电平变化。 由于开漏输出模式下MCU还是可以读取IDR状态寄存器来获取引脚高低电平因此MCU读取IDR即可获得SDA脚的高低电平状态从而实现输入检测。 AT24C02配置步骤
AT24C02驱动步骤:
1、初始化IIC接口
2、编写写入/读取一个字节数据函数 遵循时序流程编写
3、编写连续读和连续写函数 在2的基础上进行实现
