I2C总线通信协议

文章目录

• I2C协议简介
• STM32 的 I2C 特性及架构
• 硬件I2C与软件I2C的区别
• 实践
• 代码
• 实验结果

I2C协议简介

I2C通讯协议(Inter—Integrated Circuit)是由Philps公司开发的，由于它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要USART、CAN等通讯协议的外部收发设备，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。
在计算机科学里，大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设;STM32标准库则是在寄存器与用户代码之间的软件层。对于通讯协议，我们也以分层的方式来理解，最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流，协议层则规定我们用中文还是英文来交流。

STM32 的 I2C 特性及架构

如果我们直接控制 STM32的两个 GPIO 引脚，分别用作 SCL及 SDA，按照上述信号的
时序要求，直接像控制 LED 灯那样控制引脚的输出(若是接收数据时则读取 SDA 电平)，就
可以实现 I2C 通讯。同样，假如我们按照 USART 的要求去控制引脚，也能实现 USART 通
讯。所以只要遵守协议，就是标准的通讯，不管您如何实现它，不管是 ST 生产的控制器还
是 ATMEL 生产的存储器， 都能按通讯标准交互。
由于直接控制 GPIO 引脚电平产生通讯时序时，需要由 CPU 控制每个时刻的引脚状态，
所以称之为“软件模拟协议”方式。
相对地，还有“硬件协议”方式，STM32 的 I2C 片上外设专门负责实现 I2C 通讯协议，
只要配置好该外设，它就会自动根据协议要求产生通讯信号，收发数据并缓存起来，CPU
只要检测该外设的状态和访问数据寄存器，就能完成数据收发。这种由硬件外设处理 I2C
协议的方式减轻了 CPU 的工作，且使软件设计更加简单。

硬件I2C与软件I2C的区别

硬件I2C

– 硬件I2C对应芯片上的I2C外设，有相应I2C驱动电路，其所使用的I2C管脚也是专用的

软件I2C

– 软件I2C一般是用GPIO管脚，用软件控制管脚状态以模拟I2C通信波形
– 硬件I2C的效率要远高于软件的，而软件I2C由于不受管脚限制，接口比较灵活 模拟I2C
是通过GPIO，软件模拟寄存器的工作方式，而硬件（固件）I2C是直接调用内部寄存器进行配置。如果要从具体硬件上来看，可以去看下芯片手册。因为固件I2C的端口是固定的，所以会有所区别。

区分：

– 可以看底层配置，比如IO口配置，如果配置了IO口的功能（IIC功能）那就是固件IIC
– 可以看IIC写函数，看里面有木有调用现成的函数或者给某个寄存器赋值，如果有，则肯定是固件IIC功能，没有的话肯定是数据一个bit一个bit模拟发生送的，肯定用到了循环，则为模拟。
– 根据代码量判断，模拟的代码量肯定比固件的要大

1.硬件IIC用法比较复杂，模拟IIC的流程更清楚一些。

2.硬件IIC速度比模拟快，并且可以用DMA

3.模拟IIC可以在任何管脚上，而硬件只能在固定管脚上。

实践

阅读AHT20数据手册，编程实现：
每隔2秒钟采集一次温湿度数据，并通过串口发送到上位机。

环境

这次实验在野火的MINI开发板中实现

代码

代码在奥松电子的官网中的AHT20的代码基础之上更改的(本人代码很渣的，只能再别人写好的基础上改一些)

在奥松下载中心中可以下载官方的例程资料

代码

实验代码就是在之前的I2C串口通信的基础之上实现的
主要的main.c的代码如下

实验结果

将代码烧录进去之后就可以打开串口调制助手显示读取的温湿度数了，对着传感器哈一口气很明显看到温度的上升。

来源：Te Fier