I2C通信
本文主要参考自《STM32库开发实战》，想进一步了解I2C内容，请参考该书。
1. I2C协议简介
I2C(Inter-Integrated Circuit)协议是由Philips公司开发的，由于其具备引脚少、硬件实现简单、可扩展性强、不需要如USART、CAN的外部收发设备等特点，现在被广泛的使用在系统内多个IC间的通信。
1.1 物理层
- 它只使用两条总线线路：一条双向串行数据线(SDA)，一条串行时钟线(SCL)；
- 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问；
- 多主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线；
- 具有三种传输模式：标准模式的传输速率为100KB/s，快速模式为400KB/s，高速模式下可达3.4MB/s，但目前大多I2C设备尚不支持高速模式；
- 片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波以保证数据完整；
- 连接到相同总线的IC数量受到总线的最大电容400pF限制；
- 下图所示为常见的I2C通信系统
1.2 协议层
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I2C的协议包括起始和停止条件、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节；
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在51单片机中，由于并没有相应的硬件接口，所以需要用软件去模拟SDA和SCL线的时序，详情可以参考郭天祥的《十天教你学会单片机》；
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在这里一般使用的更多的是STM32集成的硬件I2C接口；
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I2C通信的流程图如下所示：
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具体通信步骤可以归纳为：
- 起始信号产生后，所有从机就开始等待主机接下来广播的从机地址信号(SLAVE ADDRESS)，在I2C总线上，每个设备的地址都是唯一的。当主机广播的地址与某个设备地址相匹配，则选中了该设备。根据I2C协议，从机地址可以是7位或10位。
- 在地址位后，是传输方向的选择位，该位为0时，表示后面的数据传输方向是由主机传输到从机，为1则相反；
- 从机接收到匹配的地址后，主机或从机会返回一个应答(A)或非应答信号，只有接收到应答信号后，主机才能继续发送或接收数据。
- 接收到应答信号之后，主机开始正式向从机传输数据，数据包的大小为8位，没发完一个数据都要等待从机的应答信号。可以传输多个连续的数据。输出传输结束时，主机向从机发送一个停止传输信号§,表示不再传输数据；
- 若配置传输方向为读数据，则按照上图右边的子图来进行传输。
2. STM32的I2C特性及架构
2.1 I2C接口特性
- 能够工作于多主模式或从模式，分别为主接收器、从接收器及发送器；
- 支持标准模式100kb/s和快速模式400kb/s，不支持高速模式；
- 支持7位或10位寻址；
- 内置了硬件CRC发生器/校验器；
- I2C的接收和发送都可以使用DMA操作；
- 支持系统管理总线(SMBus)。
2.2 I2C架构
架构图如下所示：
2.3 I2C接口读写实验
由于篇幅过大，请参考《STM32库开发实战》。