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1.IIC简介

IIC: 两线式串行总线，它是由数据线SDA和时钟线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400kbs以上。
时钟线SCL：在通信过程起到控制作用。
数据线SDA：用来一位一位的传送数据。

IIC分为软件IIC和硬件IIC
在stm32经常使用软件模拟IIC
软件IIC：软件IIC通信指的是用单片机的两个I/O端口模拟出来的IIC，用软件控制管脚状态以模拟I2C通信波形，软件模拟寄存器的工作方式。
硬件IIC：一块硬件电路，硬件I2C对应芯片上的I2C外设，有相应I2C驱动电路，其所使用的I2C管脚也是专用的，硬件（固件）I2C是直接调用内部寄存器进行配置。

注意：
1.硬件I2C的效率要远高于软件的，而软件I2C由于不受管脚限制，接口比较灵活。
2.IIC是半双工通信方式

注意通信地址：68
IIC总结：
https://www.cnblogs.com/alantu2018/p/8994719.html
https://blog.csdn.net/qq_41936794/article/details/104889634

答：IIC协议规定，在启动总线后第1字节的高7位是从节点的寻址地址，其中高四位为器件类型识别符，接着三位为片选，最后一位为读写位，当为1时为读操作，为0时为写操作，所以具体挂载多少个器件由I2C地址决定，7位寻址地址减去1个广播地址0x00不用，所以有2^7=128 - 1 = 127，那就是127个地址， 所以理论上可以挂127个从器件。

2.IIC通信协议

IIC通信过程由开始、结束、发送、响应、接收五个部分构成。
1、（在发送、接收数据的时候）当SCL为高电平时，SDA线不允许变化；当SCL线为低电平时，SDA线可以任意0、1变化。
2、（在任意时候）只有当SCL为高电平时，IIC电路才对SDA线上的电平（0或者1）进行记录，当SCL线为低电平时，无论SDA是高还是低，IIC电路都不对SDA进行采样。

注意：起始信号和终止信号都是由主机产生的，在起始信号产生之后，总线就处于被占用状态，在终止信号产生之后，总线就处于空闲状态。

1.空闲状态

在介绍上面五个部分前，我们首先说说空闲状态，什么是空闲状态，就是没有通信时的状态（初始状态）
I2C总线的SDA和SCL两条信号同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。

2.开始信号与停止信号

开始信号：当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平。
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。
image.png

开始信号程序：

  1. //产生IIC起始信号
  2. //1.设置SDA输出
  3. //2.先拉高SDA，再拉高SCL，空闲状态
  4. //3.拉低SDA
  5. //4.准备接收数据
  6. void IIC_Start(void)
  7. {
  8.     SDA_OUT();     //sda线输出
  9.     IIC_SDA=1;            
  10.     IIC_SCL=1;
  11.     delay_us(4);
  12.     IIC_SDA=0; //START:when CLK is high,DATA change form high to low 
  13.     delay_us(4);
  14.     IIC_SCL=0; //钳住I2C总线，准备发送或接收数据 
  15. }

停止信号程序：

  1. //产生IIC停止信号
  2. //1.设置SDA输出
  3. //2.先拉低SDA，再拉低SCL
  4. //3.拉高SCL
  5. //4.拉高SDA
  6. //5.停止接收数据
  7. void IIC_Stop(void)
  8. {
  9.     SDA_OUT();//sda线输出
  10.     IIC_SCL=0;
  11.     IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
  12.     delay_us(4);
  13.     IIC_SCL=1; 
  14.     IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
  15.     delay_us(4);                                   
  16. }

3.应答信号

发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。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位稳定的低电平。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

每当主机向从机发送完一个字节的数据，主机总是需要等待从机给出一个应答信号，以确认从机是否成功接收到了数据，从机应答主机所需要的时钟仍是主机提供的，应答出现在每一次主机完成8个数据位传输后紧跟着的时钟周期，低电平0表示应答，1表示非应答：
image.png

  1. //产生ACK应答
  2. //这里就很清楚了，产生应答：SCL在SDA一直为低电平期间完成低高电平转换
  3. void IIC_Ack(void)
  4. {
  5.     IIC_SCL=0;
  6.     SDA_OUT();
  7.     IIC_SDA=0;
  8.     delay_us(2);
  9.     IIC_SCL=1;
  10.     delay_us(2);
  11.     IIC_SCL=0;
  12. }
  13. //不产生ACK应答    
  14. //这里就很清楚了，不产生应答：SCL在SDA一直为高电平期间完成低高电平转换
  15. void IIC_NAck(void)
  16. {
  17.     IIC_SCL=0;
  18.     SDA_OUT();
  19.     IIC_SDA=1;
  20.     delay_us(2);
  21.     IIC_SCL=1;
  22.     delay_us(2);
  23.     IIC_SCL=0;
  24. }

4.发送数据

在I2C总线上传送的每位数据都有一个时钟脉冲相对应（或同步控制），即在SCL串行时钟的配合下，SDA逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。
高电平期间才是有效数据

  1. //IIC发送一个字节
  2. //返回从机有无应答
  3. //1，有应答
  4. //0，无应答            
  6. //IIC_SCL=0;
  7. //在SCL上升沿时准备好数据，进行传送数据时，拉高拉低SDA，因为传输一个字节，一个SCL脉冲里传输一个位。
  8. //数据传输过程中，数据传输保持稳定（在SCL高电平期间，SDA一直保持稳定，没有跳变）
  9. //只有当SCL被拉低后，SDA才能被改变
  10. //总结：在SCL为高电平期间，发送数据，发送8次数据，数据为1,SDA被拉高，数据为0，SDA被拉低。
  11. //传输期间保持传输稳定，所以数据线仅可以在时钟SCL为低电平时改变。
  12. void IIC_Send_Byte(u8 txd)
  13. {                        
  14.     u8 t;   
  15.     SDA_OUT();         
  16.     IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
  17.     for(t=0;t<8;t++)
  18.     {              
  19.         //IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
  20.         //获取数据的最高位，然后左移7位
  21.         //如果某位为1，则SDA为1，否则相反
  22.         if((txd&0x80)>>7)
  23.             IIC_SDA=1;
  24.         else
  25.             IIC_SDA=0;
  26.         txd<<=1;       
  27.         delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的
  28.         IIC_SCL=1;
  29.         delay_us(2); 
  30.         IIC_SCL=0;    
  31.         delay_us(2);
  32.     }     
  33. }

单片机发送完一个字节后面必须跟一个等外应答函数：
思路：先让SDA=1，再判断在一定时间内SDA是否变为0，从而识别出外设有没有发送应答信号。

  1. //等待应答信号到来
  2. //返回值：1，接收应答失败
  3. //        0，接收应答成功
  4. //1.设置SDA为输入
  5. //2.拉高SDA
  6. //3.拉高SCL
  7. //4.等待接收器返回应答信号，如果数据线SDA一直为高，就一直等待，并返回1(无效应答)，如果数据线SDA为低，返回0（有效应答）
  8. u8 IIC_Wait_Ack(void)
  9. {
  10.     u8 ucErrTime=0;
  11.     SDA_IN();      //SDA设置为输入  
  12.     IIC_SDA=1;delay_us(1);       
  13.     IIC_SCL=1;delay_us(1);     
  14.     while(READ_SDA)
  15.     {
  16.         ucErrTime++;
  17.         if(ucErrTime>250)
  18.         {
  19.             IIC_Stop();
  20.             return 1;
  21.         }
  22.     }
  23.     IIC_SCL=0;//时钟输出0        
  24.     return 0;  
  25. }

接收数据

发送数据是一位一位发送，接收数据也是一位一位接收进来，最后返回应答信号：

  1. //读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK   
  3. //先拉低SCL，延时后拉高
  4. //读取数据
  5. //是否发送应答
  6. u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
  7. {
  8.     unsigned char i,receive=0;
  9.     SDA_IN();//SDA设置为输入
  10.     for(i=0;i<8;i++ )
  11.     {
  12.         IIC_SCL=0; 
  13.         delay_us(2);
  14.         IIC_SCL=1;
  15.         receive<<=1;
  16.         if(READ_SDA)receive++;   
  17.         delay_us(1); 
  18.     }                     
  19.     if (!ack)
  20.         IIC_NAck();//发送nACK
  21.     else
  22.         IIC_Ack(); //发送ACK   
  23.     return receive;
  24. }

image.png
在开始信号之后，SDA和SCL先都处于低电平，当要传输数据时SDA先为高，之后SCL再跳变为高，才可进行数据的传输：
image.png
https://blog.csdn.net/u010632165/article/details/109188507