使用stm32前需要的电路知识（我在高职教STM32I2C通信入门）

大家好，我是老耿，高职青椒一枚，一直从事单片机、嵌入式、物联网等课程的教学。对于高职的学生层次，同行应该都懂的，老师在课堂上教学几乎是没什么成就感的。正是如此，才有了借助头条平台寻求认同感和成就感的想法。在这里，我准备陆续把自己花了很多心思设计的教学课件分享出来，如果您正是一名单片机爱好者或是一名同行，欢迎点赞关注，各位的支持是本人持续输出的动力，多谢多谢！#30天学会STM32##单片机#

使用stm32前需要的电路知识（我在高职教STM32I2C通信入门）(1)

I2C（Inter-Integrated Circuit，常读作“I方C”）是飞利浦公司最早于1982年开发的一种双向二线制同步串行总线，经过多年的发展和更新，现在已成为很多存储器、传感器、显示屏与处理器之间的通信方式，我们开发板上的SHT20温湿度传感器和AT24C02存储器芯片采用的都是I2C通信接口。可以说，只要某一个器件或模块采用的是I2C通信接口，那就能“以不变的I2C协议应万变的模块”，从而进行学习和开发了。

【学习目标】

透彻理解I2C的通信时序
领悟软件模拟时序的思路和方法

本章只聚焦I2C底层的逻辑和时序，暂不涉及具体器件，为了不让篇幅太长，本章打算分三个部分来讲解，本文是第三部分。

五、编写I2C驱动文件5.2 软件模拟I2C代码剖析

2）i2c_sim.c源码剖析

i2c_sim.h的源码已在本文第二部分中呈现，声明了比较多的驱动函数，现在我们就来逐个剖析每个函数的实现。阅读源码时请结合本文第一部分的I2C时序图，效果会更好。

IIC_Init()函数源码

该函数对I2C总线的I/O端口进行了初始化，并将SDA和SCL置于空闲就绪状态，源码见代码清单2。需要注意的是，GPIO被配置成了开漏输出模式（GPIO_Mode_Out_OD），因为SDA线上的数据是双向传输的，配置成该模式可以不用切换I/O口的输入输出方向了。

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代码清单2 IIC_Init()函数源码

IIC_Start()函数源码

这个函数是按照I2C通信起始信号（S）的要求编写的，源码见代码清单3。

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代码清单3 IIC_Start()函数源码

上面函数中的延时有必要解释一下。I2C通信分为低速模式100kbit/s、快速模式400kbit/s和高速模式3.4Mbit/s，所有的I2C器件都支持低速，但却未必支持另外两种速度，所以作为通用的I2C程序我们选择100k这个速率来实现，也就是说实际程序产生的时序必须不高于100k的时序参数，很明显也就是要求SCL的高低电平持续时间都不短于5us，因此我们在时序函数中通过插入delay_us(5)延时函数，来达到这个速度限制。如果以后需要提高速度，那么只需要减小这里的延时时间即可。

IIC_Stop()函数源码

这个函数是按照2C通信结束信号（P）的要求编写的，源码见代码清单4。

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代码清单4 IIC_Stop()函数源码

IIC_SendByte()函数源码

这个函数实现主机发送一个字节的数据到从机，源码见代码清单5。参数byte是待发送的字节，通过循环将byte中的每一位从高到低逐位发出，因此循环内部有对byte的左移操作，保证每次要发的那一位都出现在最高位上。该函数的用意有两方面，一是为了发送“7位从机地址 1位读/写控制”到从机，二是以字节为单位发送有效数据到从机。

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代码清单5 IIC_SendByte()函数源码

IIC_RecvByte()函数源码

该函数用于主机接收来自于从机一个字节的数据，源码见代码清单6。该函数的实现思路与上面的IIC_SendByte()函数类似，不同之处在于数据传输方向变了，逐位接收的数据保存在rec变量中，并作为最后的返回值。

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代码清单6 IIC_RecvByte()函数源码

IIC_WaitAck()函数源码

前面提到，当传输完一个字节数据，接收方会向发送方回复“应答（ACK）”或“非应答（NACK）”信号。作为发送方，则需要等待该信号的到来，该函数就是用于等待期间的处理，源码见代码清单7。如果在规定时间内（参数timeOut，单位us），收到了ACK或NACK信号，返回成功，否则超时返回失败，结束本次通信。

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代码清单7 IIC_WaitAck()函数源码

IIC_Ack()函数源码

根据上面的响应规则，当SDA为低时，SCL一个上升沿代表发送一个应答（ACK）信号。该函数即用于产生应答信号，在读取从机发来的数据的时候会派上用场，源码见代码清单8。

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代码清单8 IIC_Ack()函数源码

IIC_NAck()函数源码

与上同理，当SDA为高时，SCL一个上升沿代表发送一个非应答（NACK）信号。该函数即用于产生非应答信号，源码见代码清单9。

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代码清单9 IIC_NAck()函数源码

I2C_WriteByte()函数源码

该函数将写入一个字节的完整过程封装了起来，它有三个参数：slaveAddr是I2C总线上的从机地址，regAddr是从机存放数据的地址，*byte是缓存写入数据的变量的地址，因为有些寄存器只需要控制下寄存器，并不需要写入值。写入成功返回0，写入失败返回1。详细源码见代码清单10。

注意，三个参数中前两个参数都是地址，但不是一个概念。打个比方，前者好比你的小区在某某路多少号，这是市政道路层面规划的；而后者好比你家在几号楼几零几，这是小区内部规划的，对外不具有通用性。因此，这三个参数就好比外卖员把餐送到你家，先找到小区（slaveAddr），再根据门牌号（regAddr）找到你家，最后把餐（*byte）交到你手上。

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