STC单片机C语言I2C总线通信：设备互联与数据交换，轻松扩展系统功能

# 1. I2C总线基础**

I2C总线是一种串行通信协议，用于连接微控制器和其他设备。它采用主从式架构，其中一个设备（主设备）控制总线，而其他设备（从设备）响应主设备的请求。I2C总线具有两条双向数据线：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。

I2C总线通信过程包括以下步骤：

1. 主设备发送起始信号，表示通信的开始。
2. 主设备发送从设备地址，指定要通信的设备。
3. 从设备发送应答信号，表示已收到地址并准备通信。
4. 主设备发送数据或请求从设备发送数据。
5. 从设备发送数据或应答主设备的请求。
6. 主设备发送停止信号，表示通信的结束。

# 2. STC单片机I2C总线硬件接口**

**2.1 I2C总线硬件电路**

I2C总线采用两线制串行通信方式，仅需两根信号线即可实现数据传输：

* **SCL（串行时钟线）：**由主设备控制，提供通信时钟信号。
* **SDA（串行数据线）：**双向数据线，用于数据传输。

STC单片机I2C总线硬件电路主要由以下部分组成：

* **I2C总线接口电路：**包括上拉电阻、开漏输出缓冲器等，用于连接SCL和SDA总线。
* **I2C总线寄存器：**用于控制和配置I2C总线通信，包括控制寄存器、数据寄存器和中断寄存器。

**2.2 STC单片机I2C总线寄存器**

STC单片机I2C总线寄存器主要包括以下几个：

* **I2C控制寄存器（I2C_CON）：**用于控制I2C总线的工作模式和通信状态。
* **I2C数据寄存器（I2C_DAT）：**用于读写数据。
* **I2C中断寄存器（I2C_INT）：**用于配置和查询中断状态。

**I2C控制寄存器（I2C_CON）**

| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 7 | I2CEN | 总线使能位，1为使能 |
| 6 | I2CSTA | 总线状态位，反映当前总线状态 |
| 5:4 | I2C_SMOD | 总线模式选择，00为从机模式，01为主机模式 |
| 3:0 | I2C_ADDR | 从机地址，用于从机模式 |

**I2C数据寄存器（I2C_DAT）**

| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 7:0 | I2C_DAT | 数据寄存器，用于读写数据 |

**I2C中断寄存器（I2C_INT）**

| 位 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 7 | I2C_ADDR | 地址匹配中断标志位 |
| 6 | I2C_RSTA | 重启标志位 |
| 5 | I2C_STOP | 停止标志位 |
| 4 | I2C_WCOL | 写碰撞标志位 |
| 3 | I2C_STA | 启动标志位 |
| 2 | I2C_RXACK | 接收应答位 |
| 1 | I2C_TXACK | 发送应答位 |
| 0 | I2C_IE | 中断使能位 |

**代码块：**

// I2C总线初始化
void I2C_Init(void)
{
    // 设置I2C_CON寄存器
    I2C_CON = 0x50; // 使能I2C总线，主机模式，从机地址为0x50
    // 设置I2C_SMOD寄存器
    I2C_SMOD = 0x01; // 设置主机模式
}

**逻辑分析：**

* `I2C_CON = 0x50;`：使能I2C总线，设置主机模式，从机地址为0x50。
* `I2C_SMOD = 0x01;`：设置主机模式。

**参数说明：**

* `I2C_CON`：I2C控制寄存器。
* `I2C_SMOD`：I2C总线模式选择寄存器。

# 3. STC单片机I2C总线软件编程

### 3.1 I2C总线初始化

I2C总线初始化是I2C通信的基础，需要配置I2C总线时钟频率、I2C总线模式和I2C总线中断。

**代码块：**

void I2C_Init(void)
{
    // 设置SCL时钟为100KHz
    I2C_SetClock(100000);

    // 设置I2C总线模式为从机模式
    I2C_SetMode(I2C_MODE_SLAVE);

    // 设置I2C总线中断
    I2C_SetInterrupt(I2C_INT_RX | I2C_INT_TX);
}

**代码逻辑分析：**

* `I2C_SetClock(100000)`：设置SCL时钟频率为100KHz。
* `I2C_SetMode(I2C_MODE_SLAVE)`：设置I2C总线模式为从机模式。
* `I2C_SetInterrupt(I2C_INT_RX | I2C_INT_TX)`：设置I2C总线中断，包括接收中断和发送中断。

### 3.2 I2C总线读写操作

I2C总线读写操作包括主设备向从设备写数据和从设备向主设备读数据。

**主设备向从设备写数据**

**代码块：**

void I2C_WriteData(uint8_t slaveAddr, uint8_t *data, uint8_t len)
{
    // 发送起始信号
    I2C_SendStart();

    // 发送从机地址和写标志
    I2C_SendByte(slaveAddr | I2C_WRITE);

    // 发送数据
    for (uint8_t i = 0; i < len; i++)
    {
        I2C_SendByte(data[i]);
    }

    // 发送停止信号
    I2C_SendStop();
}

**代码逻辑分析：**

* `I2C_SendStart()`：发送起始信号。
* `I2C_SendByte(slaveAddr | I2C_WRITE)`：发送从机地址和写标志。
* `for (uint8_t i = 0; i < len; i++)`：循环发送数据。
* `I2C_SendByte(data[i])`：发