I2C通信原理及程序详细讲解

I2C 通信：
起始条件：SCL为高电平，SDA电平从高变低，这一变化即完成了通信的起始条件。

起始条件和数据通信间，通常会有延时要求具体的指标见设备说明。

数据传输阶段：一字节需要9个时钟周期；且每一位需要一个时钟周期；如上图所示，ADDRESS为目标设备的地址，R/ w为通信的的方向位；"1"时表示读，即后续的数据由目标设备发出，主机进行接收；"0"时表示写，即后续的数据由主机发出目标设备进行接收。

当ACK信号为"0"时，说明接收成功；为"1"时，说明接收失败。

每个字节的传输都是由高位(MSB)到低位(LSB)依次进行传输。

在数据通信过程中，总是由数据接收方发出ACK信号。

终止阶段：当主机完成数据通信，并终止本次传输时会发出终止信号。

当SCL 是高电平时，SDA电平由低变高，这个变化意味着传输终止。

注：每个时钟周期的高电平期间，SDA的数据状态达到稳定。

下面给出了模拟I2C总线进行读写的伪代码，用以说明如何使用GPIO 实现I2C通信：
int i2c_start() /* I2C起始条件*/
{
//初始化GPIO口
set_gpio_direction(SDA, OUTP); //设置SDA方向为输出
set_gpio_direction (SCL, OUTP); //设置SCL方向为输出
set_gpio_value(SDA, 1); //设置SDA为高电平
set_gpio_value(SCL, 1); //设置SCL为高电平
delay(); //延时
//起始条件
set_gpio_value(SDA, 0); //SCL为高电平时，SDA由高变低delay(); //适当延时
}
void i2c_stop() /* I2C终止条件*/
{
set_gpio_value(SCL, 1);
set_gpio_direction(SDA, OUTP);
set_gpio_value(SDA, 0);
delay();
set_gpio_value(SDA, 1); //SCL高电平时，SDA由低变高
}
/* I2C读取ACK信号(写数据时使用)返回值：0表示ACK信号有效；非0表示ACK信号无效*/
unsigned char i2c_read_ack()
{
unsigned char r;
set_gpio_direction(SDA, INP); //设置SDA方向为输入
set_gpio_value(SCL,0); // SCL变低
r = get_gpio_value(SDA); //读取ACK信号
delay();
set_gpio_value(SCL,1); // SCL变高
delay();
return r;
}
/* I2C发出ACK信号(读数据时使用) */
int i2c_send_ack()
{
set_gpio_direction(SDA, OUTP); //设置SDA方向为输出
set_gpio_value(SCL,0); // SCL变低
set_gpio_value(SDA, 0); //发出ACK信号
delay();
set_gpio_value(SCL,1); // SCL变高
delay();
}
void i2c_write_byte(unsigned char b) /* I2C字节写*/
{
int i;
set_gpio_direction(SDA, OUTP); //设置SDA方向为输出
for (i=7; i>=0; i--)
{
set_gpio_value(SCL, 0); // SCL变低
delay();
set_gpio_value(SDA, b & (1<<i)); //从高位到低位依次发送数据set_gpio_value(SCL, 1); // SCL变高
delay();
}
i2c_read_ack(); //检查目标设备的ACK信号}
/* I2C字节读*/
unsigned char i2c_read_byte()
{
int i;
unsigned char r = 0;
set_gpio_direction(SDA, INP); //设置SDA方向为输入
for (i=7; i>=0; i--)
{
set_gpio_value(SCL, 0); // SCL变低
delay();
r = (r <<1) | get_gpio_value(SDA); //高位到低位依次数据读取set_gpio_value(SCL, 1); // SCL变高
delay();
}
i2c_send_ack(); //向目标设备发送ACK信号return r;
}
/* I2C读操作addr：目标设备地址buf：读缓冲区len：读入字节的长度*/
void i2c_read(unsigned char addr, unsigned char* buf, int len)
{
int i;
unsigned char t;
i2c_start(); //起始条件，开始数据通信//发送地址和数据读写方向
t = (addr << 1) | 1; //低位为1，表示读数据
i2c_write_byte(t);
//读入数据
for (i=0; i<len; i++)
buf[i] = i2c_read_byte();
i2c_stop(); //终止条件，结束数据通信
}
/* I2C写操作addr：目标设备地址buf：写缓冲区len：写入字节的长度*/
void i2c_write (unsigned char addr, unsigned char* buf, int len)
{
int i;
unsigned char t;
i2c_start(); //起始条件，开始数据通信
//发送地址和数据读写方向
t = (addr << 1) | 0; //低位为0，表示写数据
i2c_write_byte(t);
//写入数据
for (i=0; i<len; i++)
i2c_write_byte(buf[i]);
i2c_stop(); //终止条件，结束数据通信
}。