I2C總線是由NXP（原PHILIPS）公司設(shè)計(jì)，有十分簡(jiǎn)潔的物理層定義,其特性如下：
- 只要求兩條總線線路：一條串行數(shù)據(jù)線SDA，一條串行時(shí)鐘線SCL；
- 每個(gè)連接到總線的器件都可以通過(guò)唯一的地址和一直存在的簡(jiǎn)單的主機(jī)/從機(jī)關(guān)系軟件設(shè)定地址，主機(jī)可以作為主機(jī)發(fā)送器或主機(jī)接收器；
- 它是一個(gè)真正的多主機(jī)總線，如果兩個(gè)或更多主機(jī)同時(shí)初始化，數(shù)據(jù)傳輸可以通過(guò)沖突檢測(cè)和仲裁防止數(shù)據(jù)被破壞；
- 串行的8 位雙向數(shù)據(jù)傳輸位速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s，快速模式下可達(dá)400kbit/s，高速模式下可達(dá)3.4Mbit/s；
- 連接到相同總線的IC 數(shù)量只受到總線的最大電容400pF 限制。
其典型的接口連線如下：
I2C的協(xié)議很簡(jiǎn)單：
數(shù)據(jù)的有效性
在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，SDA線必須在時(shí)鐘的高電平周期保持穩(wěn)定，SDA的高或低電平狀態(tài)只有在SCL 線的時(shí)鐘信號(hào)是低電平時(shí)才能改變 。
起始和停止條件
SCL 線是高電平時(shí)，SDA 線從高電平向低電平切換，這個(gè)情況表示起始條件；
SCL 線是高電平時(shí)，SDA 線由低電平向高電平切換，這個(gè)情況表示停止條件。
字節(jié)格式
發(fā)送到SDA 線上的每個(gè)字節(jié)必須為8 位，每次傳輸可以發(fā)送的字節(jié)數(shù)量不受限制。每個(gè)字節(jié)后必須處理一個(gè)響應(yīng)位。
應(yīng)答響應(yīng)
數(shù)據(jù)傳輸必須帶響應(yīng)，相關(guān)的響應(yīng)時(shí)鐘脈沖由主機(jī)產(chǎn)生。在響應(yīng)的時(shí)鐘脈沖期間發(fā)送器釋放SDA 線（高）。
在響應(yīng)的時(shí)鐘脈沖期間，接收器必須將SDA 線拉低，使它在這個(gè)時(shí)鐘脈沖的高電平期間保持穩(wěn)定的低電平。
也就是說(shuō)主器件發(fā)送完一字節(jié)數(shù)據(jù)后要接收一個(gè)應(yīng)答位（低電平），從器件接收完一個(gè)字節(jié)后要發(fā)送一個(gè)低電平。
尋址方式(7位地址方式)
第一個(gè)字節(jié)的頭7 位組成了從機(jī)地址，最低位（LSB）是第8 位，它決定了傳輸?shù)??普通的和帶重復(fù)開始條件的7位地址格式方向。第一個(gè)字節(jié)的最低位是
“0”，表示主機(jī)會(huì)寫信息到被選中的從機(jī)；
“1”表示主機(jī)會(huì)向從機(jī)讀信息。
當(dāng)發(fā)送了一個(gè)地址后，系統(tǒng)中的每個(gè)器件都在起始條件后將頭7 位與它自己的地址比較，如果一樣，器件會(huì)判定它被主機(jī)尋址，至于是從機(jī)接收器還是從機(jī)發(fā)送器，都由R/W 位決定。
仲裁
I2C是所主機(jī)總線，每個(gè)設(shè)備都可以成為主機(jī)，但任一時(shí)刻只能有一個(gè)主機(jī)。
stm32至少有一個(gè)I2C接口，提供多主機(jī)功能，可以實(shí)現(xiàn)所有I2C總線的時(shí)序、協(xié)議、仲裁和定時(shí)功能，支持標(biāo)準(zhǔn)和快速傳輸兩種模式，同時(shí)與SMBus 2.0兼容。
本實(shí)驗(yàn)直接操作寄存器實(shí)現(xiàn)對(duì)I2C總線結(jié)構(gòu)的EEPROM AT24c02的寫入和讀取。AT24c02相關(guān)操作詳見?單片機(jī)讀取EEPROM(AT24C02)。
庫(kù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)使用stm32的兩個(gè)I2C模擬I2C設(shè)備間的數(shù)據(jù)收發(fā)，并通過(guò)串口查看數(shù)據(jù)交換情況。
直接操作寄存器
首先需要配置I2C接口的時(shí)鐘,相關(guān)寄存器如下：
I2C_CR2寄存器低五位：
FREQ[5:0]：I2C模塊時(shí)鐘頻率 ，必須設(shè)置正確的輸入時(shí)鐘頻率以產(chǎn)生正確的時(shí)序，允許的范圍在2～36MHz之間：
000000：禁用 ??? ? 000001：禁用 ? ? ? 000010：2MHz ??? ? … ??? ? 100100：36MHz ??? ? 大于100100：禁用。
用于設(shè)置I2C設(shè)備的輸入時(shí)鐘，本例使用的是PLCK1總線上的時(shí)鐘所以為36Mhz;
時(shí)鐘控制寄存器(I2C_CCR)低12位：
CCR[11:0]：快速/標(biāo)準(zhǔn)模式下的時(shí)鐘控制分頻系數(shù)(主模式)，該分頻系數(shù)用于設(shè)置主模式下的SCL時(shí)鐘。
在I2C標(biāo)準(zhǔn)模式或SMBus模式下：
Thigh = CCR ×TPCLK1
Tlow = CCR ×TPCLK1
時(shí)鐘周期為 T = Thigh + Tlow;
例如：在標(biāo)準(zhǔn)模式下，F(xiàn)REQR = 36 即36Mhz,產(chǎn)生200kHz的SCL的頻率
時(shí)鐘控制分頻系數(shù) ?= Freqr /2/f ? ?f 為想得到的頻率
配置好時(shí)鐘，還需要配置本機(jī)地址，I2C支持7位地址和10位地址，這里用的是7位地址：
自身地址寄存器1(I2C_OAR1)[7:1]：接口地址，地址的7~1位
