分类： 嵌入式
2011-03-28 16:29:59
I2C是由Philips公司发明的一种串行数据通信协议，仅使用两根信号线：SerialClock（简称SCL）和SerialData（简称SDA）。I2C是总线结构，1个Master，1个或多个Slave，各Slave设备以7位地址区分，地址后面再跟1位读写位，表示读（=1）或者写（=0），所以我们有时也可看到8位形式的设备地址，此时每个设备有读、写两个地址，高7位地址其实是相同的。
I2C数据格式如下：
无数据：SCL=1，SDA=1；
开始位（Start）：当SCL=1时，SDA由1向0跳变；
停止位（Stop）：当SCL=1时，SDA由0向1跳变；
数据位：当SCL由0向1跳变时，由发送方控制SDA，此时SDA为有效数据，不可随意改变SDA；
当SCL保持为0时，SDA上的数据可随意改变；
地址位：定义同数据位，但只由Master发给Slave；
应答位（ACK）：当发送方传送完8位时，发送方释放SDA，由接收方控制SDA，且SDA=0；
否应答位（NACK）：当发送方传送完8位时，发送方释放SDA，由接收方控制SDA，且SDA=1。
当数据为单字节传送时，格式为：
开始位，8位地址位（含1位读写位），应答，8位数据，应答，停止位。
当数据为一串字节传送时，格式为：
开始位，8位地址位（含1位读写位），应答，8位数据，应答，8位数据，应答，……，8位数据，应答，停止位。
需要注意的是：
1，SCL一直由Master控制，SDA依照数据传送的方向，读数据时由Slave控制SDA，写数据时由Master控制SDA。当8位数据传送完毕之后，应答位或者否应答位的SDA控制权与数据位传送时相反。
2，开始位“Start”和停止位“Stop”，只能由Master来发出。
3，地址的8位传送完毕后，成功配置地址的Slave设备必须发送“ACK”。否则否则一定时间之后Master视为超时，将放弃数据传送，发送“Stop”。
4，当写数据的时候，Master每发送完8个数据位，Slave设备如果还有空间接受下一个字节应该回答“ACK”，Slave设备如果没有空间接受更多的字节应该回答“NACK”，Master当收到“NACK”或者一定时间之后没收到任何数据将视为超时，此时Master放弃数据传送，发送“Stop”。
5，当读数据的时候，Slave设备每发送完8个数据位，如果Master希望继续读下一个字节，Master应该回答“ACK”以提示Slave准备下一个数据，如果Master不希望读取更多字节，Master应该回答“NACK”以提示Slave设备准备接收Stop信号。
6，当Master速度过快Slave端来不及处理时，Slave设备可以拉低SCL不放（SCL=0将发生“线与”）以阻止Master发送更多的数据。此时Master将视情况减慢或结束数据传送。
在实际应用中，并没有强制规定数据接收方必须对于发送的8位数据做出回应，尤其是在Master和Slave端都是用GPIO软件模拟的方法来实现的情况下，编程者可以事先约定数据传送的长度，不发送ACK，有时可以起到减少系统开销的效果。
源码:
/********************************************************************/
void i2c_init(void)
{
PACNT_init;
PADDR_init;
PADAT_init;
SCL_high;
SDA_high;
}
/********************************************************************/
uint8 i2c_write(uint8 slave_address, uint8 *buffer, int byte_count, int freq)
{
uint8 out_mask = 0x80;
uint8 value = 0x00;
uint8 send_byte = 0x00;
uint8 status = 0x81;
int count = 8;
int clk_count = 0;
int i = 0;
/* Set delay value based on frequency. */
int D = (int) ((4000/freq) - 14);
slave_address = (slave_address & 0xFE);
i2c_start();
delay(500);
send_byte = slave_address;
for(i = 0; i <= byte_count; i++)
{
count = 8;
out_mask = 0x80;
/* Send data bytes one bit at a time. */
while(count > 0)
{
value = ((send_byte & out_mask) ? 1 : 0);
if (value == 1)
{
PADAT_init;
SDA_high;}
else
{
PADAT_init;
SDA_low;}
delay(D);
PADAT_init;
SCL_high;
/* Clock stretching wait statement. Wait until clock is released
by slave. Only effects program on first iteration. */
while (((GPIO_PADAT & 0x0200) ? 1 : 0) == 0){;}
delay(2*D);
PADAT_init;
SCL_low;
delay(D);
out_mask >>= 1;
count--;
}
PADAT_init;
SDA_high; /* Let go of data pin. */
delay(D);
if (((GPIO_PADAT & 0x0400) ? 1 : 0) == 1)
{
status = 0xA1; /* Transfer complete, bus busy, acknowledge not received. */
break; } /* If not acknowledged, exit loop. */
PADAT_init;
SCL_high;
delay(2*D);
PADAT_init;
SCL_low;
status = 0xA0; /* Transfer complete, bus busy, acknowledge received. */
delay(D);
send_byte = buffer[i];
}
PADAT_init;
SDA_high;
SCL_low;
delay(100);
return(status);
}
/********************************************************************/
uint8 i2c_read(uint8 slave_address, uint8 *buffer, int byte_count, int freq)
{
uint8 input_byte = 0x00;
uint8 value = 0x00;
uint8 out_mask = 0x80;
uint8 status = 0x81;
int count = 8;
int clk_count = 0;
int i = 0;
/* Set delay value based on frequency. */
int D = (int) ((4000/freq) - 14);
slave_address = (slave_address | 0x01);
i2c_start();
delay(500);
/********** Write Address Procedure **********/
while(count > 0)
{
value = ((slave_address & out_mask) ? 1 : 0);
if (value == 1)
{
PADAT_init;
SDA_high;}
else
{
PADAT_init;
SDA_low;}
delay(D);
PADAT_init;
SCL_high;
/* Clock stretching wait. Wait until clock is released
by slave. */
while (((GPIO_PADAT & 0x0200) ? 1 : 0) == 0){;}
delay(2*D);
PADAT_init;
SCL_low;
delay(D);
out_mask >>= 1;
count--;
}
PADAT_init;
SDA_high; /* Let go of data pin. */
delay(D);
SCL_high;
delay(2*D);
/* If not acknowleged, set status accordingly and exit read process. */
if (((GPIO_PADAT & 0x0400) ? 1 : 0) == 1)
{
status = 0xA1;
return(status);}
PADAT_init;
SCL_low;
delay(D);
/********** Begin Read Procedure **********/
/* Release SDA and SCL to initiate transfer. */
PADAT_init;
SDA_high;
SCL_high;
for(i = 0; i < byte_count; i++)
{
count = 8;
input_byte = 0x00;
PADAT_init;
SCL_high;
/* Clock stretching wait. Wait until clock is released
by slave. */
while (((GPIO_PADAT & 0x0200) ? 1 : 0) == 0){;}
/* Loop for bit-by-bit read of data. */
while(count > 0)
{
PADAT_init;
SCL_high;
delay(D);
delay(4); /* Required to make read and write clocks the same freq. */
if ((GPIO_PADAT & 0x0600) == 0x0600)
input_byte++;
delay(D);
PADAT_init;
SCL_low;
delay(2*D);
if (count == 1)
break;
else
input_byte <<= 1;
count--;
}
/* Write input byte to "read_buffer". */
buffer[i] = input_byte;
if(i == (byte_count - 1))
break;
/* Below is the acknowledge procedure. */
PADAT_init;
SDA_low;
delay(D);
SCL_high;
delay(2*D);
PADAT_init;
SCL_low;
delay(D);
SDA_high;
status = 0xA0;
}
/* Standard protocol calls for the last read byte to
not receive an acknowledge from the master. */
PADAT_init;
SDA_high;
SCL_high;
delay(2*D);
PADAT_init;
SCL_low;
delay(D);
SDA_high;
status = 0xA1;
return(status);
}
/********************************************************************/
void i2c_start(void)
{
int clk_count = 0;
uint8 compare = 0x00;
PADAT_init;
SDA_high;
delay(100);
PADAT_init;
SCL_high;
delay(100);
/* Clock stretching wait. Wait until clock is released
by slave. */
while (((GPIO_PADAT & 0x0200) ? 1 : 0) == 0){;}
PADAT_init;
SDA_low;
delay(100);
PADAT_init;
SCL_low;
delay(100);
}
/********************************************************************/
uint8 i2c_stop(void)
{
uint8 status = 0x00;
int clk_count = 0;
PADAT_init;
SCL_low;
delay(100);
PADAT_init;
SDA_low;
delay(100);
PADAT_init;
SCL_high;
/* Clock stretching wait statement. Wait until clock is released
by slave. */
while (((GPIO_PADAT & 0x0200) ? 1 : 0) == 0){;}
delay(100);
PADAT_init;
SDA_high;
status = 0x81; /* Set bus idle. */
return(status);
}
/********************************************************************/
void delay(int value)
{
int clk_count = 0;
while (clk_count < value)
{clk_count++;}
}
/********************************************************************/
