IIC介绍

IIC（Inter IC Bus）由Philips公司开发的一种通用数据总线，

只需两根通信线：SCL、SDA，

特点：同步通信、半双工（可以双向传输但不能同时）

通信模式可为一主多从、多主多从；

IIC的硬件电路---上拉电阻与开漏输出

IIC的SCL和SDA均采用上拉电阻连接至VDD，并采用开漏输出模式控制引脚，使通信时序中的高电平由VDD上拉实现，低电平由引脚输出下拉至GND实现。

总线上的多个设备通过 "线与" 逻辑共享总线：当任何一个设备将总线拉低（输出低电平）时，总线整体为低电平；只有所有设备都释放总线（处于高阻态）时，总线才能恢复高电平。

为什么要使用上拉电阻？

因为SCL、SDA引脚被多个设备所控制（SCL在多主机模式下也是被多设备控制），为了避免形成短路的VDD直连GND，故引脚均采用开漏输出模式，而IIC规定引脚空闲状态均为高电平，因此需要用上拉电阻实现；

上拉电阻的核心作用是配合开漏输出，既避免多设备同时驱动时的短路风险，又能实现总线空闲时的高电平定义，同时保证电平切换速度和支持多设备通信的仲裁机制（当多个主设备竞争总线时，只要有一个设备输出低电平，总线就为低电平）

IIC时序单元

IIC的起始和终止 

起始条件：SCL为高时，SDA出现下降沿

终止条件：SCL为高时，SDA出现上升沿

在正常的IIC时序中，SDA只允许在SCL的低电平期间切换电平，只有在起始和终止时，是在SCL保持高电平时切换SDA电平

IIC的字节发送过程

注意IIC与SPI都是先发送高位，UART先发送低位

主机发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节

主机接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）虚线代表从机操作

主机到从机的SDA切换过程：主机先释放（拉高）SDA，然后从机立即接管（拉低），开始写入

发送应答：主机在接收完一个字节之后，在下一个时钟发送一位数据，数据0表示应答，数据1表示非应答

接收应答：主机在发送完一个字节之后，在下一个时钟接收一位数据，判断从机是否应答，数据0表示应答，数据1表示非应答（主机在接收之前，需要释放SDA）

主机或从机应答即为拉低SDA，在此之前另一方需要释放SDA即恢复到上拉。

IIC设备读写

IIC设备具有7位（常）或10位的设备地址，且在访问设备时还需指定设备的寄存器地址

IIC通信的第一个字节常为7位地址加1位读写控制，读为1写为0，第二个字节为要操作的寄存器地址，第三个字节为主机写入的数据或是从机写出（主机读取）的数据

指定地址写

对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，写入指定数据（Data）

当主机要连续写时，只需在接收到从机应答后，去掉最后的终止操作，继续写入下一字节数据即可

当前地址读

对于指定设备（Slave Address），在当前地址指针指示的地址下，读取从机数据（Data）

此模式下，先写设备地址+读指令，然后自动读取从机的当前寄存器地址数据

指定地址读

对于指定设备（Slave Address），在指定地址（Reg Address）下，读取从机数据（Data）

过程：假写指令+设备地址+假写寄存器地址，用于将从机设备的地址指向待读取地址，然后进行当前地址读操作

当主机要连续读时，只需在最后进行发送应答即拉低SDA，然后再释放（拉高）SDA给从机

当停止时，主机发送非应答拉高SDA，再进行终止操作（如图最后两部分）

STM32F103C8T6的IIC外设

STM32内部集成了硬件I2C收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、起始终止条件生成、应答位收发、数据收发等功能，减轻CPU的负担

支持多主机模型

支持7位/10位地址模式

支持不同的通讯速度，标准速度(高达100 kHz)，快速(高达400 kHz)

支持DMA

兼容SMBus协议

STM32F103C8T6 硬件I2C资源：I2C1、I2C2