IO模拟IIC通讯

1.STM32使用软件IIC原因

由于STM32的硬件IIC会出现一定概率卡死等问题，为了系统更加稳定，少出BUG 。STM32的绝大多数开发者选择使用软件IIC 。软件IIC能让初学者更加容易理解IIC的工作原理，并且相对硬件IIC，软件IIC对不同平台的移植性更好。

2.IIC设备调试注意事项

在调试IIC通讯设备时，尽量不要用杜邦线连接IIC设备，杜邦线接头不稳定，很多时候会出现设备卡死不应答。假如必须用杜邦线连接，请用较短等长杜邦线连接，必要时焊死杜邦线。如果出现设备有时不应答情况，且多次检查IIC通讯程序没问题，那就很大可能是接线不稳造成。经常移动设备，请考虑这点。

3.模拟IIC的基本函数

起始信号：SCL在高电平时,SDA从高电平拉低。
结束信号：SCL在高电平时,SDA从低电平拉高。

首先对GPIO的初始化，模拟IIC就用推挽模式就好

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);
GPIO_Initstruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_2;
GPIO_Initstruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //推挽模式
GPIO_Initstruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Initstruct);
GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0);
GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_2);

后面函数要用到的宏定义在这给出，用宏定义可简化代码，增强可读性与可移植性。

#define SCL_H                    GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0)
#define SCL_L                   GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0)#define SDA_H                   GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_2)
#define SDA_L                   GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_2)#define MPU6050_SDA_Check_H()   {while(((GPIOC->ODR) & (1<<2))!=(1<<2));}//检测ODR寄存器查看IO输出状态
#define MPU6050_SDA_Check_L()   {while(((GPIOC->ODR) & (0<<2))!=(0<<2));}   #define MPU6050_SCL_Check_H()   {while(((GPIOC->ODR) & (1<<0))!=(1<<0));}
#define MPU6050_SCL_Check_L()   {while(((GPIOC->ODR) & (0<<0))!=(0<<0));}#define SDA_IN() {GPIO_InitTypeDef GPIO_Initstruct;\GPIO_Initstruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;\GPIO_Initstruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;\GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Initstruct);}#define SDA_OUT() {GPIO_InitTypeDef GPIO_Initstruct;\GPIO_Initstruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;\GPIO_Initstruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;\GPIO_Initstruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;\GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_Initstruct);}
#define IIC_PORT            GPIOC
#define IIC_SDA_Pin     GPIO_Pin_2

用宏定义封装后代码是不是更加通俗易懂，而且放在函数里时不冗杂。每个信号线都有相应的检测函数，保证在确定的电平后再做其他事。

起始信号函数

void IIC_START()
{SDA_H;                     //SDA先拉高准备后面的下降沿SDA_Check_H();              //检查SDA是否拉高Systick_Delay_us(1);     //延时1us//先拉高SDA再拉高SCL避免信号影响！！！！！SCL_H;                       //SCL拉高SCL_Check_H();               //检查SCL是否拉高Systick_Delay_us(1);SDA_L;SDA_Check_L();Systick_Delay_us(1);SCL_L;                       //SCL拉低SCL_Check_L();               //SCL拉低检查Systick_Delay_us(1);}

结束信号函数

void IIC_STOP()
{SDA_L; //先拉低SDA为上升沿做准备，SCL此时要为低，防止误信号SDA_Check_L();Systick_Delay_us(1);SCL_H;SCL_Check_H();Systick_Delay_us(1);SDA_H;SDA_Check_H();Systick_Delay_us(1);SCL_L;    //获得想要信号后SCL先下降，避免产生误信号SCL_Check_L();Systick_Delay_us(1);SDA_L;SDA_Check_L();Systick_Delay_us(1);}

以上为IIC的起始信号与结束信号注意每个信号的SDA与SCL位置，防止产生误信号。导致通讯失败！！！在通讯时只有在SCL为高电平时才为有效电平，注意每个函数后面都要把SCL拉低，以防误信号。

写一个Byte函数

void IIC_Write_Byte(uint8_t Byte)
{uint8_t num;for(num = 0;num < 8;num++){if(Byte&0x80)//最高位是否为1{SDA_H;SDA_Check_H();Systick_Delay_us(1);SCL_H;SCL_Check_H();Systick_Delay_us(1);SCL_L;SCL_Check_L();Systick_Delay_us(1);}else{SDA_L;SDA_Check_L();Systick_Delay_us(1);SCL_H;SCL_Check_H();Systick_Delay_us(1);SCL_L;SCL_Check_L();Systick_Delay_us(1);}Byte <<= 1;  //数据是高位先行所以左移，注意左移符号后面要有“=”不然通讯失败，编译器还不报错}
}

读一个Byte函数

uint8_t IIC_Read_Byte()
{unsigned char num=0,temp=0,change=0;SDA_IN();                   //SDA为上拉输入模式for(num = 0;num < 8;num++){change=0;             //每次清0变量防止数据错误SCL_H;SCL_Check_H();if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2) == 1)change = 1;            //不要习惯用++temp =(temp<<1)+change;  //更新数据SCL_L;                    //结束关闭SCL防止误数据SCL_Check_L();Systick_Delay_us(1);}return temp;
}

等待从设备响应函数

uint8_t Wait_ASK()
{uint16_t time = 1000; //为了防止程序卡死SDA_IN();             //SDA为上拉输入SCL_H;SCL_Check_H();while(GPIO_ReadInputDataBit(IIC_PORT,IIC_SDA_Pin)     != 0)//当低电平时设备响应，响应跳过下面条件{time --;if(time == 0){SDA_OUT();        //设备未响应，设置SDA为输出，return退出，防止卡死。调试时建议死循环return 0;}}SCL_L;SCL_Check_L();SDA_OUT();               //SDA为输出模式return 1;
}

主动发送响应信号让从机继续发送数据
主动发送响应函数（从机继续发数据）

void IIC_Send_ASC()
{IIC_SDA_OUT(); IIC_SDA_L;      //SDA拉低表示应答IIC_SDA_Check_L();IIC_SCL_H;IIC_SCL_Check_H();IIC_SCL_L;IIC_SCL_Check_L();
}

主动发送非应答信号终止从机的数据传输
非应答信号函数

void Send_NASC()
{SDA_OUT();SDA_H;       //SDA拉高表示非应答，结束数据传输SDA_Check_H();SCL_H;SCL_Check_H();SCL_L;SCL_Check_L();SDA_L;SDA_Check_L();
}

3.写寄存器与读寄存器

前面做好了几个基本函数，后面就可以根据前面的基本函数来组成IIC的数据基本格式，来写寄存器与读寄存器。

写寄存器函数

void IIC_Write_Reg(uint8_t addr,uint8_t Byte)
{IIC_START();               //起始信号IIC_Write_Byte(DEV_ADDR); //发送设备地址Wait_ASK();                 //等待从机响应IIC_Write_Byte(addr);       //写入寄存器地址Wait_ASK();                    //等待从机响应IIC_Write_Byte(Byte);       //写入要写数据Wait_ASK();                 //等待从机响应IIC_STOP();                 //发送停止信号
}

读寄存器函数

uint8_t IIC_Read_Reg(uint8_t addr)
{uint8_t temp;IIC_START();              //起始信号IIC_Write_Byte(DEV_ADDR); //发送设备地址Wait_ASK();                 //等待响应IIC_Write_Byte(addr);     //写入寄存器地址Wait_ASK();                    //等待响应IIC_START();              //再次起始信号IIC_Write_Byte(DEV_ADDR+1);    //发送设备地址，最后一位为1表示读。Wait_ASK();                   //等待响应temp = IIC_Read_Byte();      //读数据Send_NASC();               //发送非应答信号IIC_STOP();                    //发送停止信号return temp;                //返回数据
}

这里的设备地址默认为8位，最后一位默认为0也就是写，列如，厂商给你7位设备地址为0X68则在这的DEV_ADDR为左移1位，也就是0XD0.所以要定义DEV_ADDR为0XD0;
读寄存器和写寄存器的函数写好后建议各位测试一下，列如：

uint8_t temp;
IIC_Write_Reg(0XE0,0XB6);       //向0xE0写0XB6
temp = IIC_Read_Reg(0XE0);     //读取0XE0寄存器值

通过仿真看看读出值是否正确，不正确就检查IIC函数，不要纠结硬件问题。设备地址也是很容易出错的，多检查几次，设备地址若是7位要左移一位才是DEV_ADDR的真实地址。

结语

学习通讯协议要用IO口模拟后印象才能深刻，简单用硬件通讯协议对整个通讯过程的理解不深，而且移植性较差。移植中要注意IIC的设备地址，SDA与SCL线的顺序，不然产生误信号会导致不能通讯，并且难以查找错误。

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