STM32实现软件IIC协议操作OLED显示屏（1）

时间记录：2024/1/25

一、IIC协议介绍

（1）协议介绍
IIC（又称I2C，Inter-Integrated Circuit），即集成电路总线，是一种两线式串行总线，由PHILIPS公司开发，用于连接微控制器及其外围设备。多用于主机和从机在数据量不大且传输距离短的场合下的主从通信。I2C总线由数据线SDA和时钟线SCL构成通信线路，既可用于发送数据，也可接收数据，是一种半双工通信协议。总线上的主设备与从设备之间以字节(8位)为单位进行双向的数据传输。
（2）传输模式

标准模式：100K bit/s
快速模式：400K bit/s
高速模式：3.4M bit/s

（3）连接线路

（4）通信时序图分析
1.4.1 空闲状态：IIC总线的SCL和SDA线同时处于高电平
1.4.2 起始信号S：SCL和SDA都处于高电平空闲状态（时间大于4.7us）时，将SDA线从高电平拉到低电平（时间大于4us）产生起始信号

1.4.3 终止信号P：SCL处于高电平，SDA处于低电平（时间大于4us），将SDA线从低电平拉到高电平（时间大于4.7us）产生终止信号

1.4.4 应答信号：8位1字节数据传输完毕后，第九位为应答信号，此时SCL由低电平转变为高电平，4us内读取SDA的电平状态，0表示从机应答，1表示无应答，主机发送应答信号时时间应大于4us
应答0
应答1
1.4.5 数据发送：SCL为高电平，SDA需要数据稳定，高电平发送数据1，低电平发送数据0，SCL为低电平时，SDA变换状态，改变要发送的数据位，且一字节数据高位先发，低位后发

二、软件IIC实现

（1）初始化GPIO口

void vIICInit(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;//开漏输出
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
    
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_14);//默认处于空闲状态高电平
    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_15);
    
    Delay_Init();
}

（2）SDA总线切换输入/输出模式

static void vSdaOut(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;//开漏输出
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
}

static void vSdaIn(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
}

（3）起始信号

void vIICStart(void)
{
    vSdaOut();//切换SDA总线为输出模式
    SCL=1;
    SDA=1;
    Delay_Us(5);//拉高SCL和SDA，维持5us
    SDA=0;
    Delay_Us(5);//拉低SDA，维持5us
}

（4）终止信号

void vIICStop(void)
{
    vSdaOut();
    SCL=1;
    SDA=0;
    Delay_Us(5);//SCL高电平，SDA低电平,维持5us
    SDA=1;
    Delay_Us(5);//SDA电平拉高，维持5us
}

（5）发送校验位

void vIICSendAck(u8 ack)//做从机设备时需要
{
    vSdaOut();
    SCL=0;
    Delay_Us(2);//发送数据，SCL拉低，SDA信号变换
    if(ack==ACK)
        SDA=0;//变换SDA电平
    else
        SDA=1;//变换SDA电平
    Delay_Us(2);//发送数据，SCL拉低，SDA信号变换
    SCL=1;
    Delay_Us(5);//拉高SCL将SDA数据发送出去
    SCL=0;
}

（6）接收校验位

u8 vIICCheckAck(void)
{
    u8 ack;
    vSdaIn();//切换SDA总线为输入模式
    SCL=0;
    Delay_Us(3);
    SCL=1;
    Delay_Us(3);//拉高后延时3us等待信号稳定
    if(SDA_STATE)//无应答
        ack=NACK;
    else//有应答
        ack=ACK;
    Delay_Us(3);
    SCL=0;
    return ack;
}

（7）发送1字节数据

void vIICSendByte(u8 byte_data)
{
    u8 i;
    vSdaOut();
    for(i=0;i<8;i++){
        SCL=0;
        Delay_Us(5);//拉低SCL等待SDA数据变换
        if(byte_data&0x80)//最高位为1,高位先发
            SDA=1;
        else
            SDA=0;
        SCL=1;
        Delay_Us(5);//拉高SCL将SDA的一位数据发送出去
        byte_data<<=1;
    }
    SCL=0;
    Delay_Us(5);//拉低SCL等待SDA数据变换
}

（8）接收1字节数据

u8 vIICGetByte(void)
{
    vSdaIn();
    u8 temp,i;
    for(i=0;i<8;i++){
        SCL=0;
        Delay_Us(5);//拉低SCL等待接收数据
        SCL=1;
        Delay_Us(2);
        temp<<=1;
        if(SDA_STATE)
            temp|=0x01;
        Delay_Us(2);
    }
    SCL=0;
    Delay_Us(5);
    return temp;
}