单片机IIC协议

I2C总线（Inter-Integrated Circuit，IIC）是一种串行通信总线，由Philips公司在20世纪80年代开发，现在已经成为了一种通用的总线标准。I2C总线可以连接多个设备，每个设备都有一个唯一的地址，可以在同一个总线上进行通信。

I2C总线由两条线组成：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。SDA线用于数据传输，SCL线用于同步传输数据。I2C总线支持两种通信模式：主模式和从模式。在主模式下，主设备控制总线并发起数据传输；在从模式下，从设备等待主设备的控制，并响应主设备的请求。

I2C总线协议规定了通信时序、数据格式和错误处理等方面的规则。在I2C总线上进行通信需要遵循以下步骤：

1. 主设备发送起始信号；
2. 主设备发送设备地址和读写标志；
3. 从设备响应主设备的请求；
4. 主设备发送数据或请求数据；
5. 从设备响应主设备的请求；
6. 主设备发送停止信号。

以下是一个简单的通过I2C总线读取温度传感器数据的C语言程序，以Atmel公司的ATmega16单片机为例：

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

#define SCL_PIN 0 // 串行时钟线连接的引脚号，这里假设是PD0口
#define SDA_PIN 1 // 串行数据线连接的引脚号，这里假设是PD1口
#define DEVICE_ADDR 0x90 // 温度传感器的地址

void i2c_start(void)
{
    PORTD |= (1 << SCL_PIN) | (1 << SDA_PIN);
    _delay_us(5);
    PORTD &= ~(1 << SDA_PIN);
    _delay_us(5);
    PORTD &= ~(1 << SCL_PIN);
    _delay_us(5);
}

void i2c_stop(void)
{
    PORTD &= ~(1 << SDA_PIN);
    _delay_us(5);
    PORTD |= (1 << SCL_PIN) | (1 << SDA_PIN);
    _delay_us(5);
}

void i2c_write(unsigned char data)
{
    unsigned char i;
    for(i = 0; i < 8; i++)
    {
        if(data & 0x80)
            PORTD |= (1 << SDA_PIN);
        else
            PORTD &= ~(1 << SDA_PIN);
        data <<= 1;
        PORTD |= (1 << SCL_PIN);
        _delay_us(5);
        PORTD &= ~(1 << SCL_PIN);
        _delay_us(5);
    }
    // 接收应答信号
    PORTD |= (1 << SDA_PIN);
    PORTD |= (1 << SCL_PIN);
    _delay_us(5);
    if(PIND & (1 << SDA_PIN))
        // 应答失败
    PORTD &= ~(1 << SCL_PIN);
    _delay_us(5);
}

unsigned char i2c_read(unsigned char ack)
{
    unsigned char i, data = 0;
    for(i = 0; i < 8; i++)
    {
        PORTD |= (1 << SCL_PIN);
        _delay_us(5);
        data <<= 1;
        if(PIND & (1 << SDA_PIN))
            data |= 0x01;
        PORTD &= ~(1 << SCL_PIN);
        _delay_us(5);
    }
    // 发送应答信号
    if(ack)
        PORTD &= ~(1 << SDA_PIN);
    else
        PORTD |= (1 << SDA_PIN);
    PORTD |= (1 << SCL_PIN);
    _delay_us(5);
    PORTD &= ~(1 << SCL_PIN);
    _delay_us(5);
    return data;
}

int main()
{
    unsigned char temp_l, temp_h, temp;
    DDRC = 0xFF;
    DDRD = (1 << SCL_PIN) | (1 << SDA_PIN);
    i2c_start();
    i2c_write(DEVICE_ADDR | 0x01); // 读取温度传感器数据
    temp_h = i2c_read(1);
    temp_l = i2c_read(0);
    i2c_stop();
    temp = (temp_h << 8) | temp_l;
    temp = temp >> 5;
    temp = temp * 0.0625;
    PORTC = temp; // 将温度值输出到LED灯
    return 0;
}

在这个程序中，我们假设串行时钟线连接在PD0口，串行数据线连接在PD1口。程序的逻辑如下：

1. 配置PD0和PD1为输出引脚；
2. 发送起始信号；
3. 发送温度传感器的地址，并指定读取数据；
4. 接收温度值的高8位，并发送应答信号；
5. 接收温度值的低8位，并发送非应答信号；
6. 发送停止信号；
7. 计算温度值，并输出到LED灯上。

在程序中，我们定义了三个函数：`i2c_start`，`i2c_stop`和`i2c_write`，用于发送起始信号、停止信号和写入数据。我们还定义了一个函数`i2c_read`，用于读取数据，并发送应答信号或非应答信号。

需要注意的是，I2C总线上的数据传输需要遵循具体设备的通信协议和时序要求，不同设备之间可能存在差异。因此，在实际应用中需要根据具体设备的要求进行通信协议的编写。