I2C总线原理结合STM32程序进行知识回顾

回忆总是痛苦的，毕业这么多年，学校学到的知识毕业后没再用过的话，就95%都还给老师了，剩下的5%是在在看到这个知识的时候，下意识的会说一句：“嗯，有点印象，以前学过的。”

废话不多说，先来个时序图，热下文章。

I2C总线是Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线，包含一条双向的串行数据线SDA，一条串行时钟线SCL。I2C支持多个设备，每个连接到总线的设备(后文用从机代表设备，以便于与主机对应)都有其独立的地址,主机可以通过地址来查找从机。图中从机地址为7位，后面紧跟着一个数据位用来表示数据传输方向，即图中第8位，也就是 $R/\overline{W}$ 位。数据位为0时表示写数据为1时表示读数据。第9位为应答位，主机在发送一个字节数据给从机后，需要得到从机给出的相应是继续发送数据还是停止，此时发送端即主机释放SDA线控制权，将SDA电平拉高，，由接收方即从机控制。若希望继续，则给出“应答（ACK）”信号，即SDA为低电平；反之给出“非应答（NACK）”信号，即SDA为高电平。

SCL为高电平时表示有效数据，SDA为高电平表示“1”，低电平表示“0”；SCL为低电平时表示无效数据，此时SDA会进行电平切换，为下次数据表示做准备。

结合I2C理论知识和STM32与ssd1306 OLED屏幕I2C协议的代码实现过程来进一步了解。

START Condition(S):SCL为高电平，SDA从低电平到高电平转换。对应的程序代码如下：

#define OLED_SCLK_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9)//SCL
#define OLED_SCLK_Set() GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9)

#define OLED_SDIN_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8)//SDA
#define OLED_SDIN_Set() GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8)

void I2C_Start(void)
{
	OLED_SDIN_Set();
	OLED_SCLK_Set();
	OLED_SDIN_Clr();
	OLED_SCLK_Clr();
}

STOP Condition(S):SCL为高电平，SDA从高电平到低电平转换。对应的程序代码如下：

void I2C_Stop(void)
{
	OLED_SCLK_Set();
	OLED_SDIN_Clr();
	OLED_SDIN_Set();
}

等待应答：SCL由高变低。

void I2C_WaitAck(void) 
{
	OLED_SCLK_Set();
	OLED_SCLK_Clr();
}

发送一个字节的数据：数据由高到低发送

void Send_Byte(u8 dat)
{
	u8 i;
	for(i = 0; i < 8; i++)
	{
		OLED_SCLK_Clr();
		if(dat & 0x80)
		{
			OLED_SDIN_Set();
        }
		else
		{
			OLED_SDIN_Clr();
        }
		OLED_SCLK_Set();
		OLED_SCLK_Clr();
		dat <<= 1;
    }
}

STM32与ssd1306的I2C完整的协议实现代码为：

void OLED_WR_Byte(u8 dat, u8 mode)
{
	I2C_Start();
	Send_Byte(0x78);//芯片地址
	I2C_WaitAck();
	if(mode)
    {
        Send_Byte(0x40);//发送数据
    }
    else
    {
        Send_Byte(0x00);//发送命令
    }
	I2C_WaitAck();
	Send_Byte(dat);
	I2C_WaitAck();
	I2C_Stop();
}

其中0x78,0x40和0x00分别为ssd1306设备地址（只写），发送数据和发送命令，这三个数据需要从ssd1306芯片手册查阅得知，不作为本文重点了解内容，有需要了解的同学，可以参考以下博客：