STM32的IIC通信原理详解

本文将介绍STM32 IIC的通信原理和协议

①IIC总线简介

②IIC总线协议与读写操作

③STM32 IIC控制器介绍

①IIC总线简介

IIC是inter integrated circuit的简称，IIC是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线；该总线具有接口线少、易于控制、通讯速率高等有点，在微电子控制领域被广泛使用。

IIC总线具备以下特征：

1、同步通信，半双工，以字节为传输单位；

2、两条线路、SDA和SCL;

3、挂载在IIC总线上的设备均可为主设备、亦可为从设备；

4、具有3种传输速率，最高可达3.4Mbit/s；可通过总线时钟的频率和总线上拉电阻来配置传输速率；

5、多主机功能、7位和10位地址模式、可以软件复位、1字节缓冲带DMA功能；

IIC总线的物理连接如下图：

SDA和SCL总线上会有上拉电阻，总线上可以挂在一定数量的设备通过总线进行通讯、当总线空闲时总线上处于高电平。

②IIC总线协议与读写操作

IIC总线协议包括：起始信号、终止信号、数据、应答部分；

起始信号：当总线处于空闲状态时SDA SCL两根线上是高电平，若此时SDA由高变低、则定义为起始信号；

终止信号：当SCL处于高电平时，若此时SDA由低变高、则定义为终止信号；

起始信号、终止信号顾名思义是通信的开始和终止，这两个信号都有主设备发起；

数据：可分为地址数据、和真实意义上的地址内存储的数据；

应答：应答可以有应答信号和非应答信号，该信号是跟在数据后面；

若主设备向从设备写1个数据会有以下过程：

起始信号>从机地址+写位ACK>写入地址ACK>写入数据ACK>终止信号

若主设备向从设备读1个数据会有以下过程：

起始信号>从机地址+写位ACK>要读的地址ACK>起始信号>从机地址+读位ACK>地址内的数据NACK>终止信号

若读多个数据就是“从机地址+读位ACK>地址内的数据NACK”重复几次

③STM32 IIC控制器介绍

STM32这种芯片是具有IIC控制器的,这样可以通过硬件产生IIC时序；但有些简单的单片机就可能没有IIC控制器，那我们如何与IIC设备通讯呢？答案就是软件模拟IIC时序，软件模拟IIC时序相比更加操作繁琐、效率低。

STM32的IIC片上外设是用来专门实现IIC通讯协议的，我们只要配置好该外设，就可以产生通讯信号、收发数据并缓存起来，CPU检测外设的状态和访问数据寄存器就能完成数据的收发，这样减轻了CPU的工作负担、使得软件设计的效率提高。

以下是STM32 IIC控制器的框图：

引脚对应表：