一、前言

IIC通信作為單片機經常使用的通信協議，有著十分重要的地位，我們經常使用IIC通信驅動各種外設，IIC在使用上有軟體IIC與硬體IIC，
軟體IIC是指用單片機的兩個引腳模擬出來的IIC，通程序式控制引腳狀態，
硬體IIC是指芯片上的IIC外設，有專門的電路與控制暫存器，對應引腳也是專用的，
硬體IIC的效率要遠高于軟體IIC，但引腳固定且數量有限，軟體IIC不受引腳限制，
本章我們使用軟體IIC，

二、IIC總線介紹

I2C（Inter－Integrated Circuit）總線是由PHILIPS公司開發的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備，是微電子通信控制領域廣泛采用的一種總線標準，

I2C總線只有兩根雙向信號線，一根是資料線SDA，另一根是時鐘線SCL，

三、IIC物理層

IIC通信的連接方式：

說明：

• SCL總線是時鐘線，由主設備提供，SDA總線是資料線，用于資料的傳輸，
• 總線上同一時間只能由一個主設備使用，當多個主機同時使用總線時，為了防止資料沖突，會利用仲裁方式決定由哪個設備占用總線，
• 每個連接到總線的從設備都有一個獨立的地址，主設備可以利用這個地址進行不同設備之間的訪問，
• IIC通信屬于半雙工通信，同一時間的設備只能接收資料或者發射資料，（因為只有一根資料線）
• 總線通過上拉電阻接到電源，當 I2C 設備空閑時，會輸出高阻態，由上拉電阻把總線拉成高電平，
• 常見兩種傳輸模式：標準模式傳輸速率為 100kbit/s ，快速模式為 400kbit/s ，
• 連接設備數量受最大電容400pF的限制，

四、IIC協議層

1、通信大致流程：

• 主設備首先發射一個起始信號，開始通信，
• 然后，主設備會發射需要通信的某一個從設備的地址，
• 當對應地址的從設備接收到地址信號后會回傳一個應答信號，當主設備接收到應答信號時，開始進行資料傳輸，
• 每當 接識訓者發送 資料都會 接識訓者發送 一個應答信號，當不需要傳輸資料時，需要提供一個非應答信號，結束資料傳輸，
• 資料傳輸完畢時，主設備會發射一個停止信號結束通信，

2、傳輸程序

（1）主機向從機發送資料：

（2）主機讀取從設備的資料：

（3）主機在發送資料程序中，轉為讀取資料，

S：起始信號， 0：寫資料， 1：讀資料， A：應答信號， A非：非應答信號， P：停止信號
資料傳輸一幀資料有8位，地址的資料一般為7位加上1位讀寫位，正好一幀資料，（10位的地址一般檢測頭7位）

3、信號要求

（1）起始和停止信號

（2）應答與非應答信號

（3）資料有效性規定

資料電平變化必須在SCL為低電平的時候，

五、使用C語言實作IIC

根據信號要求，可以用C語言寫出對應傳輸程式，

1、起始信號與停止信號

（1）起始信號

/*************************************************
*函式名：     IIC_start
*函式功能：   IIC起始信號
*輸入：       無
*回傳值：     無
**************************************************/
void IIC_start()
{
	IIC_OUT();    //SDA變為輸出狀態
	SCL = 1;
	SDA_out = 1;
	Delay_us(5);
	SDA_out = 0;
	Delay_us(5);
}

（2）終止信號

/*************************************************
*函式名：     IIC_end
*函式功能：   IIC停止信號
*輸入：       無
*回傳值：     無 
**************************************************/
void IIC_end()
{
	IIC_OUT();    //SDA變為輸出狀態
	SCL = 1;
	SDA_out = 0;
	Delay_us(5);
	SDA_out = 1;
	Delay_us(5);
}

2、應答信號、非應答信號與等待應答信號

（1）應答信號

/*************************************************
*函式名：      IIC_ACK
*函式功能：    IIC主機發出應答信號
*輸入：        無
*回傳值：      無
**************************************************/
void IIC_ACK()
{
	IIC_OUT();    //SDA變為輸出狀態
	SCL = 0;
	SDA_out = 0;
	SCL = 1;
	Delay_us(5);
	SCL = 0;
}

（2）非應答信號

/*************************************************
*函式名：       IIC_NACK
*函式功能：     IIC主機發出非應答信號
*輸入：         無
*回傳值：       無
**************************************************/
void IIC_NACK()
{
	IIC_OUT();   //SDA變為輸出狀態
	SCL = 0;
	SDA_out = 1;
	SCL = 1;
	Delay_us(5);
	SCL = 0;
}

（3）等待應答信號

/*************************************************
*函式名：       IIC_Wait_ACK
*函式功能：     主機等待應答信號
*輸入：         無
*回傳值：       1：接收到應答信號，0：非應答或者未接收到應答信號
**************************************************/
u8 IIC_Wait_ACK()
{
	u8 i;
	IIC_IN();   //SDA變為輸入狀態
	SCL = 1;
	while(SDA_in)
	{
		i++;
		if(i > 250)
		{
			IIC_end();
			#if DEBUG_IIC
				printf("未收到應答信號,IIC有誤\r\n");
			#endif
			return 0;
		}
	}
  	SCL=0;  
	return 1;
}

3、發送一個位元組資料與接收一個位元組的資料

（1）發送一個位元組資料

/*************************************************
*函式名：       IIC_Write_byte
*函式功能：     IIC寫一個位元組函式
*輸入：         bit:寫入的資料
*回傳值：       無
**************************************************/
void IIC_Write_byte(u8 bit)
{
	u8 i;
	IIC_OUT();  //SDA變為輸出狀態
	SCL = 0;
	for(i = 0;i < 8;i++)
	{
		if(bit & 0x80)
			SDA_out = 1;
		else
			SDA_out = 0;
		bit <<= 1;
		Delay_us(2);
		SCL = 1;
		Delay_us(2);
		SCL = 0;
		Delay_us(2);
	}
}

（2）接收一個位元組的資料

/*************************************************
*函式名：       IIC_Read_byte
*函式功能：     IIC讀取一個位元組的資料
*輸入：         ACK:1-接收后給應答信號，0-接收后給非應答信號
*回傳值：       BIt:讀取的值
**************************************************/
u8 IIC_Read_byte(u8 ACK)
{
	u8 i,Bit;
	IIC_IN();   //SCL變為輸入狀態
	for(i = 0;i < 8;i++)  //判斷最高位，0x80 = 1000 0000
	{
		SCL = 0;
		Delay_us(2);
		SCL = 1;
		Bit <<= 1;
		if(SDA_in)
			Bit++;
	}
	if(ACK)
		IIC_ACK();
	else
		IIC_NACK();
	return Bit;
}

六、設備間使用IIC的大致流程

1、發送資料

• 主機發送起始信號
• 主機發送從機地址+寫信號
• 主機接收到應答信號，發送從設備寫入資料的地址
• 主機接收到應答信號，主機開始發送資料，每發送一位元組資料，都要接收一次應答信號，
• 資料發送完畢，主機發送停止信號，通信結束，

2、接收資料

• 主機發送起始信號
• 主機發送從機地址+讀信號
• 主機接收到應答信號，發送從設備讀取資料的地址
• 主機接收到應答信號，從設備開始發送資料，主機每接送一位元組資料，都要發送一次應答信號，
• 主機不在想接收資料時，發送非應答信號，，結束資料傳輸，
• 主機發送停止信號，通信結束，

到這里就結束啦！