PIC单片机C语言I2C总线应用：掌握设备互联与数据交换，扩展系统功能

# 1. PIC单片机C语言I2C总线概述

I2C总线是一种串行通信总线，广泛应用于嵌入式系统中，用于连接微控制器和各种外围设备。PIC单片机提供了强大的I2C总线支持，通过C语言编程可以轻松实现与I2C设备的通信。

本章将介绍I2C总线的基本概念，包括其物理层、数据传输协议以及主机和从机之间的交互方式。掌握这些基础知识对于后续的I2C总线硬件配置和软件编程至关重要。

# 2. I2C总线通信原理与协议

### 2.1 I2C总线物理层

I2C总线采用两线制通信方式，即数据线（SDA）和时钟线（SCL）。SDA线用于数据传输，SCL线用于同步数据传输速率。

#### 数据线（SDA）

SDA线是一个双向开漏输出线，这意味着它可以被连接到总线上的任何设备拉低。当总线上没有设备传输数据时，SDA线将保持高电平。

#### 时钟线（SCL）

SCL线是一个由主机控制的双向线，用于同步数据传输。主机通过SCL线向总线上的设备发送时钟信号，控制数据传输的速率和节奏。

### 2.2 I2C总线数据传输协议

I2C总线数据传输协议采用主从模式，即一个主机设备与多个从机设备通信。主机设备负责初始化总线通信，并控制数据传输的流程。

#### 数据帧格式

I2C总线数据帧由以下部分组成：

- **起始位：**主机发送一个起始位，表示数据传输的开始。起始位由一个高电平到低电平的转换表示。
- **设备地址：**主机发送一个7位或10位的设备地址，用于识别要通信的从机设备。设备地址后跟一个读/写位，表示主机是要从从机读取数据还是向从机写入数据。
- **数据字节：**主机或从机发送一个或多个数据字节。每个数据字节由8位组成，并带有奇偶校验位。
- **停止位：**主机发送一个停止位，表示数据传输的结束。停止位由一个低电平到高电平的转换表示。

#### 数据传输流程

I2C总线数据传输流程如下：

1. 主机发送起始位。
2. 主机发送设备地址和读/写位。
3. 从机响应，发送一个应答位。
4. 主机或从机发送数据字节。
5. 接收方发送应答位，表示已收到数据字节。
6. 重复步骤4和5，直到所有数据字节传输完成。
7. 主机发送停止位，表示数据传输结束。

### 2.3 I2C总线主机和从机

#### 主机

主机是I2C总线通信的控制器，负责初始化总线通信，控制数据传输的流程，并产生时钟信号。主机可以是微控制器、微处理器或其他具有I2C总线接口的设备。

#### 从机

从机是I2C总线上的受控设备，响应主机的请求，进行数据传输。从机可以是EEPROM、RTC、传感器或其他具有I2C总线接口的设备。

#### 主从机通信

主机和从机通过以下方式通信：

- 主机发送起始位，初始化数据传输。
- 主机发送设备地址和读/写位，指定要通信的从机和数据传输方向。
- 从机响应，发送一个应答位，表示已收到设备地址。
- 主机或从机发送数据字节。
- 接收方发送应答位，表示已收到数据字节。
- 主机发送停止位，表示数据传输结束。

# 3. PIC单片机I2C总线硬件配置

### 3.1 PIC单片机