IIC：Inter Integrated Circuit，集成电路总线，是一种同步串行半双工通信总线。
在发送起始信号后开始发送数据，数据以8字节进行传输，先发送高位，然后次高位，在发送完8字节后，释放SDA线，第九次检测应答信号，等待从机的反应，前面说到SDA线接上拉电阻，空闲状态是高电平，所以释放SDA后，如果从机把SDA置为低电平，说明收到数据发送了应答信号ACK，如果没反应还是高电平说明是NACK。
硬件IIC是由STM32内部的硬件模块实现的，利用CPU的时钟信号来控制数据传输和时序，通信速度快，可达几十MHz。硬件I2C外设，有时候就突然会卡在某个事件的检测，需要关闭电源重新启动才有用。其主要优点包括：高速通信能力。实现简单，无需复杂的编码。
软件IIC是通过CPU的GPIO模拟实现的，通过软件控制时序和数据传输，通信速度较慢，一般在几十kHz到几百kHz之间。其主要优点包括：可以在STM32的任何GPIO上实现IIC通信，更加灵活。可以实现任意时序，提供更大的灵活性。
硬件IIC和软件IIC各有优缺点，选择应根据具体的应用需求而定。若需要高速通信，建议选择硬件IIC；若需要多路通信或灵活的时序控制，则建议选择软件IIC。
实现硬件IIC的代码需要使用STM32的内部硬件模块，具体步骤如下：
配置GPIO用于IIC通信，将SCL和SDA引脚分别配置为复用推挽输出模式；
配置I2C控制器，包括I2C时钟频率、I2C地址、I2C工作模式等参数；
启动I2C控制器，并发送数据或接收数据。
#include "stm32f10x.h"
void i2c_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
// 打开GPIOB和I2C1时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
// 配置PB6和PB7为复用推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
// 配置I2C1控制器
I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;
I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 100000; // I2C时钟频率为100kHz
I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
// 启动I2C1控制器
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
}
void i2c_write_byte(uint8_t addr, uint8_t reg, uint8_t data)
{
// 发送起始信号
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
// 发送设备地址和写命令
I2C_Send7bitAddress(I2C1, addr, I2C_Direction_Transmitter);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
// 发送寄存器地址
I2C_SendData(I2C1, reg);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
// 发送数据
I2C_SendData(I2C1, data);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
// 发送停止信号
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
}
uint8_t i2c_read_byte(uint8_t addr, uint8_t reg)
{
uint8_t data;
// 发送起始信号
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
// 发送设备地址和写命令
I2C_Send7bitAddress(I2C1, addr, I2C_Direction_Transmitter);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
// 发送寄存器地址
I2C_SendData(I2C1, reg);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
// 发送重复起始信号
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
// 发送设备地址和读命令
I2C_Send7bitAddress(I2C1, addr, I2C_Direction_Receiver);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));
// 读取数据
I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));
data = I2C_ReceiveData(I2C1);
return data;
}
软件i2c是使用程序控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序。
void iic_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
IIC_SCL_GPIO_CLK_ENABLE(); /* SCL引脚时钟使能 */
IIC_SDA_GPIO_CLK_ENABLE(); /* SDA引脚时钟使能 */
gpio_init_struct.Pin = IIC_SCL_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(IIC_SCL_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* SCL */
gpio_init_struct.Pin = IIC_SDA_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; /* 开漏输出 */
HAL_GPIO_Init(IIC_SDA_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* SDA */
/* SDA引脚模式设置,开漏输出,上拉, 这样就不用再设置IO方向了, 开漏输出的时候(=1), 也可以读取外部信号的高低电平 */
}
static void iic_delay(void)
{
delay_us(2);
}
/* 起始信号 */
void iic_start(void)
{
/* SCL为高电平期间, SDA从高电平往低电平跳变*/
IIC_SDA ( 1 );
IIC_SCL ( 1 );
iic_delay( );
IIC_SDA ( 0 );
iic_delay( );
IIC_SCL ( 0 );
iic_delay( ); /* 钳住总线, 准备发送/接收数据 */
}
/* 停止信号 */
void iic_stop(void)
{
/* SCL为高电平期间, SDA从低电平往高电平跳变*/
IIC_SDA ( 0 );
iic_delay( );
IIC_SCL ( 1 );
iic_delay( );
IIC_SDA ( 1 ); /* 发送总线停止信号*/
iic_delay( );
}
/* 等待应答信号 */
uint8_t iic_wait_ack (void) /* return 1:fail 0:succeed*/
{
IIC_SDA (1); /* 主机释放SDA线 */
iic_delay( );
IIC_SCL (1); /* 从机返回ACK*/
iic_delay( );
if ( IIC_READ_SDA ) /* SCL高电平读取SDA状态*/
{
iic_stop(); /* SDA高电平表示从机nack */
return 1;
}
IIC_SCL(0); /* SCL低电平表示结束ACK检查 */
iic_delay( );
return 0;
}
/* 应答信号 */
void iic_ack(void)
{
IIC_SCL (0);
iic_delay( );
IIC_SDA (0); /* 数据线为低电平，表示应答 */
iic_delay( );
IIC_SCL (1);
iic_delay( );
}
/* 非应答信号 */
void iic_nack(void)
{
IIC_SCL (0);
iic_delay( );
IIC_SDA (1); /* 数据线为低电平，表示应答 */
iic_delay( );
IIC_SCL (1);
iic_delay( );
}
/* 发送一个字节数据 */
void iic_send_byte(uint8_t data)
{
for (uint8_t t = 0; t < 8; t++)
{
/* 高位先发 */
IIC_SDA((data & 0x80) >> 7);
iic_delay( );
IIC_SCL ( 1 );
iic_delay( );
IIC_SCL ( 0 );
data <<= 1; /* 左移1位, 用于下一次发送 */
}
IIC_SDA ( 1 ); /* 发送完成,主机释放SDA线 */
}
/* 读取1字节数据 */
uint8_t iic_read_byte (uint8_t ack)
{
uint8_t receive = 0 ;
for (uint8_t t = 0; t < 8; t++)
{
/* 高位先输出，先收到的数据位要左移 */
receive <<= 1;
IIC_SCL ( 1 );
iic_delay( );
if ( IIC_READ_SDA ) receive++;
IIC_SCL ( 0 );
iic_delay( );
}
if ( !ack ) iic_nack();
else iic_nack();
return receive;
}