一. IIC的基本介紹

1.1IIC的簡介

IIC是雙線（不算地線）半雙工的一種通訊方式（可以雙向通訊，但不可以在同一時間雙向數據傳輸）.

IIC串行總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數據線SDA，另一根是時鐘線SCL，其時鐘信號是由主控器件產生。所有接到IIC總線設備上的串行數據SDA都接到總線的SDA上，各設備的時鐘線SCL接到總線的SCL上。對于并聯在一條總線上的每個IC都有唯一的地址。

1.2地址問題

IIC設備地址

協議格式中第一個字節(為slave address)由7位地址和一位R/W讀寫位組成的，這字節是個器件地址。

常用IIC接口通用器件的器件地址是由種類型號，及尋址碼組成的，共7位。

如格式如下：

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

(1)、器件類型：D7-D4共4位決定的。這是由半導公司生產時就已固定此類型的了，也就是說這4位已是固定的。

(2)、用戶自定義地址碼：D3-D1共3位。這是由用戶自己設置的，通常的作法如EEPROM這些器件是由外部IC的3個引腳所組合電平決定的（用常用的名字如A0,A1,A2）。這也就是尋址碼。所以為什么同一IIC總線上同一型號的IC只能最多共掛8片同種類芯片的原因了。

(3)、最低一位就是R/W位，，“0”表示寫，“1”表示讀（通常讀寫信號中寫上面有一橫線，表示低電平）。所以IIC設備通常有兩個地址，即讀地址和寫地址。

IIC 設備的7 位地址是就當前IIC總線而言的，是“相對地址”。不同的IIC總線上的設備可以使用相同的7 位地址，但是它們所在的i2c 總線不同。所以在系統中一個IIC設備的“絕對地址”由二元組（IIC適配器的ID 和設備在該總線上的7 位地址）表示。”，所以這個函數的作用主要是排除同一IIC總線上出現多個地址相同的設備。

1.3 IIC協議

IIC總線在傳輸數據的過程中一共有三種類型信號，分別為：開始信號、結束信號和應答信號。這些信號中，起始信號是必需的，結束信號和應答信號，都可以不要。同時我們還要介紹其空閑狀態、數據的有效性、數據傳輸。

(1)空閑狀態
當IIC總線的數據線SDA和時鐘線SCL兩條信號線同時處于高電平時，規定為總線的空閑狀態。此時各個器件的輸出級場效應管均處在截止狀態，即釋放總線，由兩條信號線各自的上拉電阻把電平拉高。

(2)起始信號與停止信號
起始信號：當時鐘線SCL為高期間，數據線SDA由高到低的跳變；啟動信號是一種電平跳變時序信號，而不是一個電平信號；
停止信號：當時鐘線SCL為高期間，數據線SDA由低到高的跳變；停止信號也是一種電平跳變時序信號，而不是一個電平信號。

(3) 應答信號
發送器每發送一個字節（8個bit），就在時鐘脈沖9期間釋放數據線，由接收器反饋一個應答信號。

應答信號為低電平時，規定為有效應答位（ACK，簡稱應答位），表示接收器已經成功地接收了該字節；
應答信號為高電平時，規定為非應答位（NACK），一般表示接收器接收該字節沒有成功。
對于反饋有效應答位ACK的要求是：接收器在第9個時鐘脈沖之前的低電平期間將數據線SDA拉低，并且確保在該時鐘的高電平期間為穩定的低電平。 如果接收器是主控器，則在它收到最后一個字節后，發送一個NACK信號，以通知被控發送器結束數據發送，并釋放數據線SDA，以便主控接收器發送一個停止信號P。

(4)數據有效性
IIC總線進行數據傳送時，時鐘信號為高電平期間，數據線上的數據必須保持穩定；只有在時鐘線上的信號為低電平期間，數據線上的高電平或低電平狀態才允許變化。即：數據在時鐘線SCL的上升沿到來之前就需準備好。并在在下降沿到來之前必須穩定。

(5)數據的傳達
在IIC總線上傳送的每一位數據都有一個時鐘脈沖相對應（或同步控制），即在SCL串行時鐘的配合下，在SDA上逐位地串行傳送每一位數據。數據位的傳輸是邊沿觸發。

二.代碼

關于IIC代碼部分的內容這里主要講解HAL塊部分的內容。這里HAL初始化的三個部分包括：引腳配置初始化，寫數據函數，讀數據函數。

在引腳配置的 IICInit 中對IIC的兩個 引腳（SCL，SDA）進行引腳的配置，并對IIC相關的庫函數進行配置，其中引腳的配置這里不再進行講解，需要注意的是GPIO的模式要配置成GPIO_MODE_AF_OD 復用開漏輸出或者GPIO_Mode_Out_PP數據寄存器輸出。

關于IIC的配置，IIC的模式，自身地址，

typedef struct
{
  uint32_t I2C_ClockSpeed;             /*設置SCL時鐘頻,此值不低于40000*/
  uint16_t I2C_Mode;                   /* 指定工作模式,可選I2C模式和SMBUS模式*/
  uint16_t I2C_DutyCycle;              /*指定時鐘占空比,可選 low/high=2:1以及16:9模式*/
  uint16_t I2C_OwnAddress1;            /*指定自身的I2C設備地址 */
  uint16_t I2C_Ack;                    /*使能或者關閉響應 (一般都是使能) */
  uint16_t I2C_AcknowledgedAddress;    /*指定地址的長度,可以位7位及10位 */
}I2C_InitTypeDef;

? I2C_ClockSpeed 設置I2C的傳輸速率，在調用初始化函數時，函數會根據我們輸入的數值經過運算后把時鐘因子寫入到I2C的時鐘控制寄存器CCR。而我們寫入的這個參數值不得高于400KHz。實際上由于CCR寄存器不能寫入小數類型的時鐘因子，影響到 SCL的實際頻率可能會低于本成員設置的參數值，這時除了通訊稍慢一點以外，不會對I2C的標準通訊造成其它影響。

? I2C_Mode 選擇I2C的使用方式，有I2C模式(I2C_Mode_I2C )和SMBus主、從模式(I2C_Mode_SMBusHost、 I2C_Mode_SMBusDevice ) 。 I2C不需要在此處區分主從模式，直接設置I2C_Mode_I2C即可。

? I2C_DutyCycle 設置I 2C的SCL線時鐘的占空比。該配置有兩個選擇，分別為低電平時間比高電平時間為2：1 ( I2C_DutyCycle_2)和16：9 (I2C_DutyCycle_16_9)。其實這兩個模式的比例差別并不大，一般要求都不會如此嚴格，這里隨便選就可以了。

? I2C_OwnAddress1 配置STM32的I2C設備自己的地址，每個連接到I2C總線上的設備都要有一個自己的地址，作為主機也不例外。地址可設置為7位或10位(受下面 I2C_AcknowledgeAddress成員決定)，只要該地址是I2C總線上唯一的即可。 STM32的I2C外設可同時使用兩個地址，即同時對兩個地址作出響應，這個結構成員I2C_OwnAddress1配置的是默認的、OAR1寄存器存儲的地址，若需要設置第二個地址寄存器OAR2，可使用 I2C_OwnAddress2Config函數來配置，OAR2不支持10位地址。

? I2C_Ack_Enable 配置I 2C應答是否使能，設置為使能則可以發送響應信號。一般配置為允許應答(I2C_Ack_Enable)，這是絕大多數遵循I 2C標準的設備的通訊要求，改為禁止應答(I2C_Ack_Disable)往往會導致通訊錯誤。

? I2C_AcknowledgeAddress 選擇I2C的尋址模式是7位還是10位地址。這需要根據實際連接到I2C總線上設備的地址進行選擇，這個成員的配置也影響到 I2C_OwnAddress1成員，只有這里設置成10位模式時， I2C_OwnAddress1才支持10位地址。

利用庫函數版本編寫HAL代碼部分如下：

void IICInit(void)
{
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	/* 配置硬件IIC需要的變量 */ 
	I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure; 

	/* 使能與 I2C1 有關的時鐘 */
	RCC_APB2PeriphClockCmd  (RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE ); 
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1,ENABLE);  

	/* PB6-I2C1_SCL、PB7-I2C1_SDA*/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD; 
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); 

	/*IIC外設初始化*/

	/* I2C 配置 */
	I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C ;     //配置為普通IIC模式
	//I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2; 
	//I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = SlaveAddress; 
	I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;  //使能自動應答   
	I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit; 
	I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 50000;   //5K的速度？


	/* I2C1 初始化 */
	I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);	   

	/* 使能 I2C1 */
	I2C_Cmd  (I2C1,ENABLE); 
	/*允許應答模式*/
	I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);   
}

void ByteWrite(u8 addr,u8 dataValue)
{
	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

	I2C_Send7bitAddress(I2C1,HMC_ADDR,I2C_Direction_Transmitter);

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));

	I2C_SendData(I2C1,addr);

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

	I2C_SendData(I2C1,dataValue);

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

	I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);

}

u8 ByteRead(u8 addr)
{
	u8 dataValue;

	while(I2C_GetFlagStatus(I2C1,I2C_FLAG_BUSY));

	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);//起始信號

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

	I2C_Send7bitAddress(I2C1,HMC_ADDR,I2C_Direction_Transmitter);//發送設備地址+寫信號

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));//

	I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);

	I2C_SendData(I2C1,addr);//發送存儲單元地址，從0開始

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));

	I2C_GenerateSTART(I2C1,ENABLE);//起始信號

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));

	I2C_Send7bitAddress(I2C1,HMC_ADDR,I2C_Direction_Receiver);//發送設備地址+讀信號

	while(!I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));

	I2C_AcknowledgeConfig(I2C1,DISABLE);

	I2C_GenerateSTOP(I2C1,ENABLE);

	while(!(I2C_CheckEvent(I2C1,I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED)));

	dataValue=I2C_ReceiveData(I2C1);//讀出寄存器數據

	return dataValue;
}