iic學習筆記

一、簡介

由飛利浦主導開發的片間互聯協議。iic通信使用三線（sda scl以及gnd，不包括電源線），極大程度上減少了對ic的io口的占用。同時iic支持多主機以及多從機，方便了程式的設計。

二、協議層簡介

在iic匯流排上scl的電平決定了整條iic匯流排的有效性。
當scl出於高電平時，主機與從機可以偵測sda數據的變化，sda上的數據有效。當scl出於低電平時sda線無效，目標準備讀取下一位數據。
在iic匯流排上，一共有四種狀態：起始，0/應答，1/非應答，結束 在scl線處於高電平的狀態下，這四種狀態對應的sda的狀態分別是： 起始： sda產生下降沿 0/ack： sda處於低電平 1/nack：sda處於高電平 結束： sda產生上升沿 同時，在iic匯流排啟動後以及一輪通信結束後，需要將scl置1，便於其他設備快速發起以及響應iic請求。而在通信中，scl要在讀取前與讀取後及時置0，便於目標設備讀取下一位數據。

iic幀格式
首先是起始信號，通知各設備開始傳輸。隨後是1byte的目標設備的地址（準確的說，是7位地址加上一個讀寫控制位）。然後由目標設備給出ack。在主機收到ack後，可進行對應數據的讀取。在數據傳輸部分，根據iic協議規定，每次只允許連續傳輸1byte，也即隨後需要有一方及時給出ack，否則將超時終止傳輸（包括nack）。所有數據傳輸完畢後，主機設置結束信號。
在一次通信中，如果需要轉變讀寫狀態，需要主機重新發送起始信號、目標地址與讀寫狀態。

三、參考實現：

基於stm32f103c6t6 HAL編寫
iic.c

#include "iic.h"

//private functions 
void sda(uint8_t sta) {
    HAL_GPIO_WritePin(SDA_GPIO_Port, SDA_Pin, sta ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
    for (int i = 0;i < 100;i++);//delay

}

void scl(uint8_t sta) {
    HAL_GPIO_WritePin(SCL_GPIO_Port, SCL_Pin, sta ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
    for (int i = 0;i < 100;i++);
}

void signal(uint8_t sig) {
    sda(sig);
    scl(0);
    scl(1);
    scl(0);
}


//public functions
HAL_StatusTypeDef iic_st(void) {
    sda(1);//startup
    scl(1);
    sda(0);
    scl(0);
    return HAL_OK;
}

HAL_StatusTypeDef iic_ed(void) {
    scl(0);//end
    sda(0);
    scl(1);
    sda(1);
    return HAL_OK;
}

HAL_StatusTypeDef iic_tx(uint8_t data) {


    for (int i = 0;i < 8;i++) {
        signal(data >> 7);
        data <<= 1;
    }


    return HAL_OK;
}

HAL_StatusTypeDef iic_rx(GPIO_PinState* pdata) {
    uint8_t pin_sta = 0, data = 0;
    
    data = 0;
    scl(0);
    sda(1);
    
    for (int i = 7;i >= 0;i--) {
        scl(1);
        pin_sta = HAL_GPIO_ReadPin(SDA_GPIO_Port, SDA_Pin);
        data += pin_sta<<i;
        scl(0);
    }
    *pdata = data;

    return HAL_OK;
}

HAL_StatusTypeDef iic_wait_ack(void) {
    uint8_t t = 0xff;
    
    scl(0);
    sda(1);
    scl(1);
    while (t--) {
        if (HAL_GPIO_ReadPin(SDA_GPIO_Port, SDA_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {
            scl(0);
            return HAL_OK;
        }
    }
    iic_ed();
    return HAL_TIMEOUT;
}

HAL_StatusTypeDef iic_send_ack(uint8_t ack) {
    signal(ack);
    return HAL_OK;
}

iic.h

#ifndef __IIC_H__
#define __IIC_H__

#include "stm32f1xx_hal.h"

#define SDA_Pin GPIO_PIN_8
#define SDA_GPIO_Port GPIOB
#define SCL_Pin GPIO_PIN_9
#define SCL_GPIO_Port GPIOB

HAL_StatusTypeDef iic_st(void);
HAL_StatusTypeDef iic_ed(void);
HAL_StatusTypeDef iic_tx(uint8_t data);
HAL_StatusTypeDef iic_rx(uint8_t* data);
HAL_StatusTypeDef iic_wait_ack(void);
HAL_StatusTypeDef iic_send_ack(uint8_t ack) ;

#endif