51单片机下实现软件模拟IIC通信

1、IIC协议简易概述

IIC全称Inter-Integrated Circuit (集成电路总线)，是由PHILIPS公司在80年代开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。IIC属于半双工同步通信方式。

特点

• 简单性和有效性。
  
  由于接口直接在组件之上，因此IIC总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降
  
  低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。
• 多主控(multimastering)
  
  其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当
  
  然，在任何时间点上只能有一个主控。
• 构成
  
  IIC串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL，其时钟信号是由主控
  
  器件产生。所有接到IIC总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线
  
  的SCL上。对于并联在一条总线上的每个IC都有唯一的地址。

为了保证数据稳定性和减少干扰，SCL和SDA都需接上拉电阻（大小由速度和容性负载决定，一般3.3-10K之间）。

2、IIC协议

IIC总线在传输数据的过程中一共有三种类型信号，分别为：开始信号、结束信号和应答信号，这些信号中，起始信号是必需的。

*** IIC总线通信过程**

1.主机发送起始信号启用总线

2.主机发送一个字节数据指明从机地址和后续字节的传送方向，0000 0110，最后一位为0表示主机给从机发，为1表示从机给主机发

3.被寻址的从机发送应答信号回应主机

4.发送器发送一个字节数据

5.接收器发送应答信号回应发送器

....循环步骤4,5

n.通信完成后主机发送停止信号释放总线

• 起始信号
  
  SCL为高电平时，SDA由高变低表示起始信号
  
  

/*定义IIC信号引脚*/
sbit scl = P0^1;
sbit sda = P0^3;

/***IIC起始信号***/
void IIC_Start()
{
    sda = 1;
    scl = 1;
    _nop_();//11.0592MHZ晶振下，_nop_()函数耗时约5us
    sda = 0;
    _nop_();
}

• 终止信号
  
  SCL为高电平时，SDA由低变高表示停止信号
  
  

/***IIC终止信号***/
void IIC_Stop()
{
    sda = 0;
    scl = 1;
    _nop_();
    sda = 1;
    _nop_();
}

• 应答信号
  
  发送器每发送一个字节（8个bit），就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。
  
  应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK，简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字
  
  节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。

/***IIC应答信号***/
char IIC_ACK()
{
    char flag;
    sda = 1;//在时钟脉冲9期间释放数据线
    _nop_();
    scl = 1;
    _nop_();
    flag = sda;
    _nop_();
    scl = 0;
    _nop_();
    return flag;
}

• 数据发送的时序
  
  IIC总线在进行数据传送时，时钟线SCL为低电平期间发送器向数据线上发送一位数据，在此期间数据线上的信号允许发生变化，时钟线SCL为高电平期间接收器从数据线上读取一位数据，在此期间数据线上的信号不允许发生变化，必须保持稳定。
  
  

/***IIC协议发送一个字节数据***/
void IIC_Send_Byte(char Send_data)
{
    int i;
    for(i = 0;i<8;i++)
  {
    scl = 0;//scl拉低，让sda做好数据准备
    sda = Send_data & 0x80;//1000 0000获得Send_data的最高位，给sda
    _nop_();//发送数据建立时间
    scl = 1;//scl拉高开始发送
    _nop_();//数据发送时间
    scl = 0;//发送完毕拉低
    _nop_();//等待一段时间
    Send_data = Send_data << 1;
  }
}