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STM32通信协议-I2C

news 2025/9/18 3:48:13

一，IC2的协议规则

I2C总线是PHILIPS公司开发的两线式串行总线，I2C总线主要解决了单片机一对多通信的问题

两根通信线：SCL,SDA，同步，半双工通信，支持数据应答机制，支持总线挂载多设备。

好处：相比于USART通信，大大地节约了单片机宝贵的I/O资源，降低了PCB的布线成本

不同通信规则的衍生以及他们各自的应用场景

最先接触的USART串口通信，简单方便，但是它也有一定的缺点

不能远距离传输，衍生出RS232
通信速度慢，衍生出SPI
不能一对多通信，衍生出I2C

单片机怎样实现读取外挂寄存器模块？

程序完成之后，可以根据MPU6050的参考手册依据寄存器是否可读/写测试

如果外设对应的寄存器比较多，可以另起一个'.h'的头文件，用来存储寄存器的宏

你别说，学着还怪有意思

某一时刻有两个设备同时发送信号怎么办？

开漏输出“线与”的特性。

IC2的硬件电路规定

对于一个通信协议，必须在硬件和软件上都作出规定。硬件上的规定，根据通信协议的特点，研究电路应该怎样连接，端口的输入输出应该怎样配置，里面包含电路知识，我实在听得头大，有机会详细整理。

所有I2C设备的SCL和SDL连接一起

所有设备的SCL和SDL均要配置成开漏输出模式（电路知识），如果都配置成开漏输出模式，引脚的内部结构都是图2 ，只有下方的N-MOS管工作。输出0时MOS管打开时输出低电平；输出1时MOS管关闭时处于浮空状态，因此需要在SCL和SDL各添加一个上拉电阻，阻值一般在4.7k欧左右。

开漏输出加上拉电阻兼具输入和输出的功能。避免了引脚的频繁切换

所谓SDA的控制权就是如果主机使总线输出低电平，便是主机拥有控制权，如果从机使总线输出低电平，便是从机拥有SDA控制权。

void MyI2C_Init()
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11);
}

图2

I2C的软件上的规定

传输数据的时序应该怎样规定，怎样传输一个字节，一个完整的时序包括哪些

1.起始信号

当从机捕获到SCL高电平、SDA下降沿这个时刻时，会自身复位，等待主机召唤，之后主机将SCL拉低，起始信号之后，SCL与SDA都是低电平。这时候SCL开始产生时钟信号，SDA开始被写入数据

//拉高或拉低SCL
void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_10,(BitAction)BietValue);//延时的目的保证防止芯片频率过快MPU6050能够及时检测Delay_us(10);
}void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue)
{GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_11,(BitAction)BitValue);Delay_us(10);
}//读取SDA上的数据
uint8_t  MyI2C_R_SDA(void)
{uint8_t BitValue;BitValue=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11);Delay_us(10);  return BitValue;}//起始信号
void MyI2C_Start()
{MyI2C_W_SCL(1);MyI2C_R_SDA(1);MyI2C_W_SDA(0);MyI2C_W_SCL(0);}

2.终止信号

当发送完最后一个字节接收应答后，主机会将SCL拉低再拉高，之后主机也会将SDA拉低再拉高

void MyI2C_Stop()
{MyI2C_W_SDA(0);MyI2C_W_SCL(1);MyI2C_W_SDA(1)}

3.主机发送一个字节

在SCL低电平期间，如果主机想发送0（高位先行），拉低SDA,否则反之，从机在SCL高电平期间读取，一低一高循环8次，即可发送一个字节，发送完后SCL处于低电平，并且在下一个时钟接受应答位

void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte)
{uint8_t i=0;for(i=0;i<8;i++){MyI2C_R_SDA(Byte & (0x80 >> i));//SCL函数里有缓冲时间，博主说，没有缓冲时间，MPU6050也能反应过来MyI2C_W_SCL(1);MyI2C_W_SCL(0);}
}

4.主机接收一个字节

在SCL低电平期间，如果从机想发送0（高位先行），拉低SDA,否则反之，主机在SCL高电平期间读取，一低一高循环8次，即可接收一个字节。主机接收之前，输出1，表示将SDA的控制权让给从机。并且接受应答位之后是低电平，不需要再次拉低SCL

如果没接收到正确的应答位会怎样？

uint8_t MyI2C_ReceiveByte()
{uint8_t Byte=0x00;uint8_t i=0;//主机将SDA的控制权给从机MyI2C_W_SDA(1);for(i = 0; i < 8; i ++){MyI2C_W_SCL(1);if(MyI2C_R_SDA() == 1) {Byte |= (0x80 >> i);}  //其他位默认为0MyI2C_W_SCL(0);}return Byte;
}

5.发送应答接收应答

接收应答：主机在发送一个字节之后，在下一个时钟接收一个数据，判断从机是否应答，

数据0表示应答，数据1，表示非应答。在这之前，主机需要将SDA的控制权给从机,

//发送应答
void MyI2C_SendACK(uint8_t ACK)
{MyI2C_R_SDA(ACK);MyI2C_W_SCL(1);MyI2C_W_SCL(0);}//接收应答
uint8_t MyI2C_ReceiveACK()
{uint8_t Ack=0;//将SDA的控制权给从机MyI2C_W_SDA(1);MyI2C_W_SCL(1);Ack=MyI2C_R_SDA();MyI2C_W_SCL(0);return Ack;
}

二，完整时序

指定地址写的完整时序

指定地址读的完整时序

一旦读写标志位为1，下一个字节立马转为读的时序，来不及寄存器指定，所以读取的便是当前地址指针指向的地址，所以完整时序如下：指定地址写+当前地址读的复合格式。

啃不下去了，休战2024-6-12 16:33，下次继续

//指定地址读完整时序
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress,uint8_t Data)
{MyI2C_Start();MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);MyI2C_ReceiveACK();MyI2C_SendByte(RegAddress);MyI2C_ReceiveACK();MyI2C_SendByte(Data);MyI2C_ReceiveACK();MyI2C_Stop();}//指定地址读完整时序
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{uint8_t Byte;MyI2C_Start();MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS);MyI2C_ReceiveACK();MyI2C_SendByte(RegAddress);MyI2C_ReceiveACK();MyI2C_Start();MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS | 0x01);MyI2C_ReceiveACK();Byte=MyI2C_ReceiveByte();MyI2C_SendACK(1);   //表示不希望对方发送数据MyI2C_Stop();return Byte;}

二，介绍STM32的I2C外设

使用硬件的方式实现I2C通信

STM32内部集成了硬件I2C收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、起始终止条件生成、应答收发、数据收发等功能，减轻CPU的负担。GPIO端口输入输出信号都来自I2C，所以端口需要配置成复用开漏输出模式。