概述

第一块：介绍协议规则，然后用软件模拟的形式来实现协议。

第二块：介绍STM32的iic外设，然后用硬件来实现协议。

程序一现象：通过软件I2C通信，对MPU6050芯片内部的寄存器进行读写，写入到配置寄存器，就可以对外挂的这个模型进行配置，读出数据寄存器，就可以获取外挂模块的数据。I2通信的目的

串口通信没有时钟线的异步全双工的协议。

如果我们想要读写寄存器来控制硬件电路，我们至少需要定义两个字节的数据。一个字节是我们要读写哪个寄存器，也就是指定寄存器的地址，另一个字节就是这个地址下存储器的内容，写入内容就是控制电路，读出内容就是获取电路状态。

要求

1、全双工变为半双工；
2、应答机制（安全起见）
3、一根通讯线能够同时外接多个模块（单片机可以指定和任意一个模块进行通信，同时单片机在跟某个模块进行通信时，其他模块不能对正常的通信产生干扰。）
4、串口是异步时序，也就是发送方和接收方约定的传输速率是非常严格的，时钟不能有过大的偏差，也不能在传输过程中，单片机有事进入中断了，异步时序是不能暂停的，单片机一个字节发一半数据暂停了，接收方是不知道的，它仍然会按照原来的约定速率读取，最终导致传输出错。（异步时序的缺点是依赖硬件外设的支持，必须要有USART电路才能方便使用，如果没有USART硬件电路的支持，那么串口是很难用软件来模拟的），需要将该协议改为同步协议，另外加一条时钟线来指导对方读写。由于存在时钟线，对传输的时间要求就不高了，单片机可以随时暂停传输，去处理其他事情，因为暂停传输的同时，时钟线也暂停了，所以传输双方都能定格在暂停的时刻，可以过一段时间再继续，不会对传输造成影响。（同步时序的好处），使用同步时序可极大降低单片机对硬件电路的依赖。即使没有硬件电路的支持也可以很方便地用软件手动翻转电平来实现通信，而异步时序的好处是省一根时钟线，节省资源，缺点是对时间要求严格，对硬件电路的依赖比较严重。

单片机读写自己的寄存器，可以直接通过内部的数据总线来实现，直接用指针操作就行，不需要我们操心。但是，现在这个模块的寄存器在单片机的外面，那怎么实现单片机读写外部模块寄存器的操作呢

项目要求

通过通信线，实现单片机读写外挂模块寄存器的功能，其中至少要实现在指定的位置读寄存器和在指定的位置写寄存器两个功能。实现读写寄存器也就实现了对外挂模块的完全控制。

同步时序稳定性比异步时序更高，然后只有一根SDA数据线，变全双工为半双工，一根线兼具发送和接收，最大化利用资源。一主多从：单片机作为主机，主导I2C总线的运行，挂在在I2C总线的所有外部模块都是从机，从机只有被主机点名之后才能控制IIC总线，不能在未经允许的情况下去碰I2C总线，防止冲突。

 I2C的硬件规定

1.左边CPU就是单片机，作为总线主机，功能包括对SCL线的完全控制，任何时候都是主机完全掌控SCL线。在空闲状态下，主机可以主动发起对SDA的控制。只有在从机发送数据和从机应答的时候，主机才会转交SDA的控制权给从机。

2.被控IC就是挂载在iic总线上的从机，可以是姿态传感器，OLED,存储器，时钟模块等。

3.从机权利比较小，对SCL时钟线，在任何时刻都只能被动读取，从机不允许控制SCL线，对于SDA数据线，从机不允许主动发起对SDA的控制，只有在主机发送读取从机的命令后，或者从机应答的时候，从机才能短暂的获取SDA的控制权。

4.接线要求所有从机SCL,SDA线都在一条线上与主机相连。

5.主机SCL可以配置成推挽输出，从机的SCL可以配置成浮空输入或者上拉输入，数据流向是主机发送，所有从机接收。

6. 主机SDA在发送的时候是输入，在接收的时候是输出，从机的SDA也在输入和输出之间切换。如果总线时序没协调好，就可能发生两个引脚同时处于输出状态。如果这时一个输出高电平，一个输出低电平，这个状态就是电源短路。需要避免。

7.为了避免这个问题，IIC禁止所有设备输出强上拉的高电平，采用外置弱上拉电阻加开漏输出的电路结构。所以设备的SCL和SDA均要配置成开漏输出模式。并且添加上拉电阻。

 

I2C的软件规定

起始和终止条件

起始条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平

        即左下角，在IIC处于空闲状态时，SCL和SDA都处于高电平状态，也就是没有设备去碰SCL和SDA，SCL和SDA由外挂的上拉电阻拉高至高电平，总线处于平静的高电平状态，当主机需要进行数据收发时，需要产生起始条件，即SCL处于高电平，把SDA拉底，变成低电平，产生一个下降沿，当从机捕获到SCL高电平，SDA下降沿信号时，就会进行自身的复位，等待主机的召唤，在SDA下降沿之后，主机要把SCL拉底。原因是占用总线，且为了方便基本单元的拼接，即为了保证每个时序单元的SCL都是以低电平开始，低电平结束的，这样这些单元拼接起来，SCL才能续上。

终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平

         即SCL先拉高，SDA再拉高，产生一个上升沿，这个上升沿触发终止条件，同时终止条件之后，SCL和SDA都是高电平。回归到平静状态。类似串口的起始位和停止位。

         一个完整的数据帧总是以其实条件开始，终止条件结束，起始和终止都是由主机产生的。再总线空闲状态时，从机双手放开。不允许触碰总线。