I2C总线协议详解及C代码实现

"I2C串行总线协议是微控制器常用的一种通信协议，用于连接低速外围设备。它基于两条线——数据线SDA（Serial Data Line）和时钟线SCL（Serial Clock Line），并且所有连接到I2C总线的设备都有一个唯一的7位或10位地址，确保数据传输的准确性和针对性。主机（通常为微控制器）可以作为发送器向从机发送数据，或者作为接收器从从机接收数据。" I2C协议的关键在于其信号控制，包括起始信号、停止信号、数据传输以及应答机制。 起始信号由主机发起，由SDA线在SCL线高电平时从高变低，表示开始一次通信。对应的C语言实现如下： ```c void iic_start(void) { SDA = 1; SCL = 1; delay_us(1); SDA = 0; delay_us(1); SCL = 0; } ``` 终止信号则用于结束通信，SDA线在SCL线高电平时从低变高，实现方法如下： ```c void iic_stop(void) { SDA = 0; SCL = 1; delay_us(1); SDA = 1; delay_us(1); SCL = 0; } ``` 数据的发送和接收是通过逐位进行的，与时钟信号同步。在SCL线为高电平时，SDA线上的数据必须保持稳定；在SCL线为低电平时，数据线状态才能改变。发送数据的函数`iic_send_byte()`和接收数据的函数`iic_rcv_byte()`分别实现了这一过程： 发送数据： ```c bit iic_send_byte(unsigned char byte) { unsigned char i; for (i = 0; i < 8; i++) { SDA = byte & 0x80; SCL = 1; delay_us(1); SCL = 0; byte <<= 1; } SCL = 1; SDA = 1; // 发送ACK信号前的释放SDA线 delay_us(1); if (0 == SDA) { ack = 1; } else { ack = 0; } SCL = 0; return ack; } ``` 接收数据： ```c unsigned char iic_rcv_byte(void) { unsigned char i; unsigned char temp = 0; unsigned char a; SDA = 1; for (i = 0; i < 8; i++) { SCL = 0; delay_us(1); SCL = 1; if (SDA) { a = 0x01; } else { a = 0; } temp |= (a << (7 - i)); delay_us(1); } SCL = 0; return temp; } ``` 在数据传输过程中，I2C协议规定了应答机制。在接收到每个字节后，从机会在SCL线高电平时拉低SDA线以确认接收（ACK），或者保持SDA线高电平表示未成功接收（NACK）。主机可以通过检测SDA线的状态来判断从机是否正确接收了数据。 I2C串行总线协议是一种高效且节省引脚的通信方式，广泛应用于嵌入式系统中。通过理解和掌握上述基本原理及代码实现，可以有效地在微控制器和外部设备之间建立通信。