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I2C总线原理及应用实例I2C总线是一种串行通信总线，全称为Inter-Integrated Circuit，是Philips（飞利浦）公司在1982年推出的一种通信协议。
它可以用于连接各种集成电路（Integrated Circuits，ICs），如处理器、传感器、存储器等。
I2C总线的原理是基于主从架构。
主设备（Master）负责生成时钟信号，并发送和接收数据，从设备（Slave）通过地址识别和响应主设备的命令。
I2C总线使用两根线来传输数据，一根是时钟线（SCL），用于主设备生成的时钟信号；另一根是数据线（SDA），用于双向传输数据。
1. 主设备发送起始位（Start）信号，将SDA线从高电平拉低；然后通过SCL线发送时钟信号，用于同步通信。
2.主设备发送从设备的地址，从设备通过地址识别确定是否响应。
3.主设备发送要传输的数据到从设备，从设备响应确认信号。
4. 主设备可以继续发送数据，或者发送停止位（Stop）信号结束通信。
停止位是将SDA线从低电平拉高。
1.温度监测器：I2C总线可以连接到温度传感器上，通过读取传感器的输出数据，进行温度的监测和控制。
主设备可以设置警报阈值，当温度超过阈值时，可以触发相应的措施。
2.显示屏：很多智能设备上的显示屏都采用了I2C总线，如液晶显示屏（LCD）或有机发光二极管（OLED）等。
主设备通过I2C总线发送要显示的信息，并控制显示效果，如亮度、对比度、清晰度等参数。
3.扩展存储器：I2C总线可以用于连接外部存储器，如电子存储器（EEPROM）。
通过I2C总线，可以读取和写入存储器中的数据，实现数据的存储和传输。
4.触摸屏控制器：许多触摸屏控制器也使用了I2C总线，主要用于将触摸信号传输给主设备，并接收主设备的命令。
通过I2C总线，可以实现对触摸屏的操作，如单击、滑动、缩放等。
5.电源管理器：一些电源管理器也采用了I2C总线，用于控制和监测电池电量、充电状态、电压、电流等参数。
I2C详解I2C总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线，是具备多主机系统所需的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。
I2C总线只有两根双向信号线：一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。
I2C总线通过上拉电阻接正电源。
当总线空闲时，两根线均为高电平。
连到总线上的任一器件输出的低电平都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。
在有些情况下，可能没接上拉电阻I2C也能正常通信，但是建议读者最好接上拉电阻。
本文最后将给出有接上拉电阻和没接两种情况下的I2C通信波形，可以明显的看出来，接了上拉电阻波形更漂亮，通信也更稳定。
本文将以24C02来详细讲解I2C 协议。
因为本文的重点是讲解I2C，所以这里只简单的介绍24C02，有关24C02的更为详细的资料，读者可以查阅其数据手册，在这里就其必需的部分进行简单的讲解。
一、 AT24C02简介AT24C02是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，它是内含256×8位(2K)存储空间，具有工作电压宽（2.5～5.5V）、擦写次数多（大于10000次）、写入速度快（小于10ms）等特点。
它的典型应用电路如图1：图1 AT24C02典型应用电路图1中AT24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。
在本文都将其接地，表示其地址为000。
第5脚SDA为串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2C总线串行传送，第6脚SCL为串行时钟输入线。
当用单片机I/O 口模拟I2C通信时，这两个引脚可以接任意的I/O口。
SDA和SCL都需要接一个上拉电阻，其阻值一般为4.7K~10K。
第7脚是写保护引脚，可以接IO口也可以直接接地，接地就不再具有保护功能。
这里将其直接接地。
二、 I2C总线的构成及信号类型I2C总线是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。
I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。
I2C总线编程实例（k1-k4：写⼊、读取、加+、清零）【EEPROM-AT24C02】（1）AT24C02是⼀种EEPROM元器件，是⼀种只读寄存器，断电保持，可保存数据100年， 是⼀种可擦除读写的芯⽚，相当于ROM硬盘，在下⾯实验中充当从机⾓⾊；（2）51在下⾯实验中充当主机⾓⾊；（3）在IIC总线标准协议上，进⾏51单⽚机（主机）和AT24C02（从机）的相互读写数据的操作。
⼩结：51单⽚机和各种EEPROM芯⽚之间可以通过IIC总线标准协议进⾏数据交互（通信）的。
实验：四个独⽴按键对应四个不同的功能，k1：将数据写⼊单⽚机，断电保存k2：读取上次保存的数据，断电后仍可读取上次保存的数据k3：当前数据+1k4：当前数据清零------------------------------------------------------------- 采⽤多⽂件的框架模式 -------------------------------------------------------------i2c.h：/*这个⽂件进⾏宏定义：定义I2C串⾏总线的相关数据端⼝、⽅法函数，以及定义⼀些使⽤频率较⾼的元素*/#ifndef _I2C_H_ // 如果没有定义宏#define _I2C_H_ // 定义⼀个宏// 需要⽤到51单⽚机的管脚，所以需要引⼊库⽂件#include <reg52.h>// 查单⽚机原理图可知（其中，SCL是时钟线，SDA是数据线）sbit SCL=P2^1;sbit SDA=P2^0;/* 相关函数 */// I2C的起始信号函数void I2cStart();// I2C的终⽌信号函数void I2cStop();// I2C发送（写⼊）字节函数，成功返回1，失败返回0unsigned char I2cSendByte(unsigned char dat);// I2C接收（读取）字节函数，返回读取的数据unsigned char I2cReadByte();// AT24C02芯⽚的写⼊数据函数void At24c02Write(unsigned char addr, unsigned dat);// AT24C02芯⽚的读取数据函数，返回读取的数据unsigned char At24c02Read(unsigned char addr);#endif // 结束i2c.c：/* 这个⽂件专门针对I2C模块的编程，其他模块可以新建另外⼀个⽂件 */#include <i2c.h> // 引⼊I2C的库⽂件/******************************************************************************** 函数名 : Delay10us()* 函数功能 : 延时10us* 输⼊ : ⽆* 输出 : ⽆*******************************************************************************/void Delay10us() //误差 0usunsigned char a,b;for(b=1;b>0;b--)for(a=2;a>0;a--);}/******************************************************************************** 函数名 : I2cStart()* 函数功能 : 起始信号：在SCL时钟信号在⾼电平期间SDA信号产⽣⼀个下降沿* 输⼊ : ⽆* 输出 : ⽆* 备注 : 起始之后SDA和SCL都为0，表⽰总线被主机占⽤*******************************************************************************/void I2cStart(){// 根据各个单⽚机的时序图来写SDA=1;Delay10us();SCL=1;Delay10us(); // 建⽴时间是SDA保持时间>4.7usSDA=0;Delay10us(); // 保持时间是>4usSCL=0;Delay10us();}/******************************************************************************** 函数名 : I2cStop()* 函数功能 : 终⽌信号：在SCL时钟信号⾼电平期间SDA信号产⽣⼀个上升沿* 输⼊ : ⽆* 输出 : ⽆* 备注 : 结束之后保持SDA和SCL都为1；表⽰总线处于空闲状态*******************************************************************************/void I2cStop(){// 根据各个单⽚机的时序图来写SDA=0;Delay10us();SCL=1;Delay10us(); // 建⽴时间是SDA保持时间>4.7usSDA=1;Delay10us(); // 保持时间是>4us}/******************************************************************************** 函数名 : I2cSendByte(unsigned char dat)* 函数功能 : 通过I2C发送⼀个字节。
I2C 通信：起始条件：SCL为高电平，SDA电平从高变低，这一变化即完成了通信的起始条件。
起始条件和数据通信间，通常会有延时要求具体的指标见设备说明。
数据传输阶段：一字节需要9个时钟周期；且每一位需要一个时钟周期；如上图所示，ADDRESS为目标设备的地址，R/ w为通信的的方向位；"1"时表示读，即后续的数据由目标设备发出，主机进行接收；"0"时表示写，即后续的数据由主机发出目标设备进行接收。
当ACK信号为"0"时，说明接收成功；为"1"时，说明接收失败。
每个字节的传输都是由高位(MSB)到低位(LSB)依次进行传输。
在数据通信过程中，总是由数据接收方发出ACK信号。
终止阶段：当主机完成数据通信，并终止本次传输时会发出终止信号。
当SCL 是高电平时，SDA电平由低变高，这个变化意味着传输终止。
注：每个时钟周期的高电平期间，SDA的数据状态达到稳定。
下面给出了模拟I2C总线进行读写的伪代码，用以说明如何使用GPIO 实现I2C通信：int i2c_start() /* I2C起始条件*/{//初始化GPIO口set_gpio_direction(SDA, OUTP); //设置SDA方向为输出set_gpio_direction (SCL, OUTP); //设置SCL方向为输出set_gpio_value(SDA, 1); //设置SDA为高电平set_gpio_value(SCL, 1); //设置SCL为高电平delay(); //延时//起始条件set_gpio_value(SDA, 0); //SCL为高电平时，SDA由高变低delay(); //适当延时}void i2c_stop() /* I2C终止条件*/{set_gpio_value(SCL, 1);set_gpio_direction(SDA, OUTP);set_gpio_value(SDA, 0);delay();set_gpio_value(SDA, 1); //SCL高电平时，SDA由低变高}/* I2C读取ACK信号(写数据时使用)返回值：0表示ACK信号有效；非0表示ACK信号无效*/unsigned char i2c_read_ack(){unsigned char r;set_gpio_direction(SDA, INP); //设置SDA方向为输入set_gpio_value(SCL,0); // SCL变低r = get_gpio_value(SDA); //读取ACK信号delay();set_gpio_value(SCL,1); // SCL变高delay();return r;}/* I2C发出ACK信号(读数据时使用) */int i2c_send_ack(){set_gpio_direction(SDA, OUTP); //设置SDA方向为输出set_gpio_value(SCL,0); // SCL变低set_gpio_value(SDA, 0); //发出ACK信号delay();set_gpio_value(SCL,1); // SCL变高delay();}void i2c_write_byte(unsigned char b) /* I2C字节写*/{int i;set_gpio_direction(SDA, OUTP); //设置SDA方向为输出for (i=7; i>=0; i--){set_gpio_value(SCL, 0); // SCL变低delay();set_gpio_value(SDA, b & (1<<i)); //从高位到低位依次发送数据set_gpio_value(SCL, 1); // SCL变高delay();}i2c_read_ack(); //检查目标设备的ACK信号}/* I2C字节读*/unsigned char i2c_read_byte(){int i;unsigned char r = 0;set_gpio_direction(SDA, INP); //设置SDA方向为输入for (i=7; i>=0; i--){set_gpio_value(SCL, 0); // SCL变低delay();r = (r <<1) | get_gpio_value(SDA); //高位到低位依次数据读取set_gpio_value(SCL, 1); // SCL变高delay();}i2c_send_ack(); //向目标设备发送ACK信号return r;}/* I2C读操作addr：目标设备地址buf：读缓冲区len：读入字节的长度*/void i2c_read(unsigned char addr, unsigned char* buf, int len){int i;unsigned char t;i2c_start(); //起始条件，开始数据通信//发送地址和数据读写方向t = (addr << 1) | 1; //低位为1，表示读数据i2c_write_byte(t);//读入数据for (i=0; i<len; i++)buf[i] = i2c_read_byte();i2c_stop(); //终止条件，结束数据通信}/* I2C写操作addr：目标设备地址buf：写缓冲区len：写入字节的长度*/void i2c_write (unsigned char addr, unsigned char* buf, int len){int i;unsigned char t;i2c_start(); //起始条件，开始数据通信//发送地址和数据读写方向t = (addr << 1) | 0; //低位为0，表示写数据i2c_write_byte(t);//写入数据for (i=0; i<len; i++)i2c_write_byte(buf[i]);i2c_stop(); //终止条件，结束数据通信}。
一、概述STMicroelectronics瑞士意法半导体公司的STM32系列微控制器被广泛应用于各种嵌入式系统中，其强大的性能和丰富的外设功能受到了众多开发者的青睐。
其中，STM32的I2C总线通信功能在实际应用中具有重要意义，本文将对STM32的I2C读写程序进行详细讲解。
二、I2C总线介绍I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是一种串行通信接口协议，由Philips公司推出。
它具有双向传输数据线（SDA）、时钟线（SCL）、起始条件、停止条件、数据传输的应答信号等特点。
I2C总线在各种传感器、存储器、外设等设备之间进行通信时，具有简单高效的优势。
三、STM32的I2C外设1. STM32的I2C外设功能STM32系列微控制器内置了丰富的外设功能，其中包括了I2C总线通信。
STM32的I2C外设支持主机和从机模式，可以实现与各种I2C设备的通信和数据交换。
2. STM32的I2C外设配置在使用STM32的I2C外设之前，需要对其进行配置，包括设置时钟、GPIO、寄存器参数等。
通过正确的配置，可以使STM32的I2C外设正常工作，并与其他设备进行可靠的通信。
四、STM32的I2C读写程序详解1. 初始化I2C外设在使用I2C总线进行读写操作之前，首先需要对STM32的I2C外设进行初始化设置。
具体步骤包括设置GPIO管脚为I2C功能模式、配置时钟、设置I2C的工作模式、设定传输速率等。
2. 发送起始信号当I2C通信开始时，主机会发送起始信号（Start），表明要开始一次通信过程。
起始信号的发送方式是通过在SDA线上拉低电平，同时保持SCL线处于高电平状态。
3. 选择设备位置区域在发送起始信号后，主机需要选择要通信的设备位置区域。
针对每个I2C设备，都有唯一的位置区域标识，主机需要向目标设备发送其位置区域信息。
位置区域信息由设备的7位位置区域和读写方向位组成。
4. 数据传输经过起始信号和设备位置区域选择后，接下来进行数据的传输。
实例解析linux内核I2C体系结构（1）一、概述谈到在linux系统下编写I2C驱动，目前主要有两种方式，一种是把I2C设备当作一个普通的字符设备来处理，另一种是利用linux I2C驱动体系结构来完成。
下面比较下这两种驱动。
第一种方法的好处（对应第二种方法的劣势）有：●思路比较直接，不需要花时间去了解linux内核中复杂的I2C子系统的操作方法。
第一种方法问题（对应第二种方法的好处）有：●要求工程师不仅要对I2C设备的操作熟悉，而且要熟悉I2C的适配器操作；●要求工程师对I2C的设备器及I2C的设备操作方法都比较熟悉，最重要的是写出的程序可移植性差；●对内核的资源无法直接使用。
因为内核提供的所有I2C设备器及设备驱动都是基于I2C子系统的格式。
I2C适配器的操作简单还好，如果遇到复杂的I2C适配器（如：基于PCI的I2C适配器），工作量就会大很多。
本文针对的对象是熟悉I2C协议，并且想使用linux内核子系统的开发人员。
网络和一些书籍上有介绍I2C子系统的源码结构。
但发现很多开发人员看了这些文章后，还是不清楚自己究竟该做些什么。
究其原因还是没弄清楚I2C子系统为我们做了些什么，以及我们怎样利用I2C子系统。
本文首先要解决是如何利用现有内核支持的I2C适配器，完成对I2C设备的操作，然后再过度到适配器代码的编写。
本文主要从解决问题的角度去写，不会涉及特别详细的代码跟踪。
二、I2C设备驱动程序编写首先要明确适配器驱动的作用是让我们能够通过它发出符合I2C标准协议的时序。
在Linux内核源代码中的drivers/i2c/busses目录下包含着一些适配器的驱动。
如S3C2410的驱动i2c-s3c2410.c。
当适配器加载到内核后，接下来的工作就要针对具体的设备编写设备驱动了。
编写I2C设备驱动也有两种方法。
一种是利用系统给我们提供的i2c-dev.c来实现一个i2c 适配器的设备文件。
然后通过在应用层操作i2c适配器来控制i2c设备。
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iic从机代码例程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：IIC，全称为Inter-Integrated Circuit，是一种常见的串行通信协议，用于在电子设备之间进行数据传输。
在很多电子产品中，IIC总线被广泛应用，比如各种传感器、存储器芯片、显示屏等等。
IIC总线有两种设备，即主机和从机，主机负责控制总线上的通信，而从机则被动地响应主机的命令。
在本文中，我们将重点讨论IIC从机代码例程的制作。
从机代码是指实现IIC通信协议的一组程序，用于从机设备与主机设备进行数据传输。
在制作IIC从机代码例程时，需要考虑一系列因素，包括从机设备的特性、通信协议的格式、数据传输的安全性等等。
制作IIC从机代码例程需要了解从机设备的硬件特性。
不同的从机设备在硬件上有不同的接口结构和通信要求，因此需要根据具体的从机设备来编写相应的代码。
通常来说，从机设备会有一个IIC接口或是IIC引脚，通过这个接口来进行数据传输。
在编写从机代码例程时，需要注意从机设备的接口类型、通信速率、寄存器地址等硬件相关的信息。
制作IIC从机代码例程需要了解通信协议的格式。
IIC通信协议有以下几个重要的部分：起始信号、地址和数据传输、应答位、停止信号。
在编写从机代码时，需要按照这个格式来进行通信。
起始信号是一个特定的电平变化，表示通信的开始；地址和数据传输是主机向从机发送命令或数据；应答位是从机设备返回的一个应答信号，表示是否成功接收数据；停止信号是一个特定的电平变化，表示通信的结束。
制作IIC从机代码例程需要考虑数据传输的安全性。
在IIC通信中，数据的正确传输是非常重要的。
为了确保数据的安全性，可以采用一些校验方法，比如CRC校验。
CRC校验是一种通过计算数据的校验和来检测数据是否传输正确的方法，可以有效减少数据传输错误的概率。
在编写从机代码时，可以加入CRC校验功能，以提高数据传输的可靠性。
制作IIC从机代码例程是一项涉及硬件、协议和安全性的复杂任务。
