stm32f103模拟i2c例程

以下是一个基于STM32F103的模拟I2C（软件I2C）例程，使用GPIO引脚模拟I2C协议，代码基于标准外设库（Standard Peripheral Library）实现：

1. 硬件连接

SCL：PB6（可自定义其他GPIO）
SDA：PB7（可自定义其他GPIO）
需外接 4.7kΩ上拉电阻 到3.3V

2. GPIO初始化

#include "stm32f10x.h"

#define I2C_SCL_PIN    GPIO_Pin_6
#define I2C_SDA_PIN    GPIO_Pin_7
#define I2C_GPIO_PORT  GPIOB

void I2C_GPIO_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    // SCL和SDA配置为开漏输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = I2C_SCL_PIN | I2C_SDA_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;  // 开漏输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(I2C_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

    // 初始化为高电平
    GPIO_SetBits(I2C_GPIO_PORT, I2C_SCL_PIN | I2C_SDA_PIN);
}

3. 基本时序函数

// 微秒级延时（需根据主频调整）
void I2C_Delay_us(uint32_t us) {
    us *= 72;  // 假设系统时钟72MHz
    while(us--) {
        __NOP();
    }
}

// 产生起始信号
void I2C_Start(void) {
    SDA_HIGH();
    SCL_HIGH();
    I2C_Delay_us(5);
    SDA_LOW();   // SCL高电平期间SDA下降沿
    I2C_Delay_us(5);
    SCL_LOW();    // 拉低SCL准备传输数据
}

// 产生停止信号
void I2C_Stop(void) {
    SDA_LOW();
    SCL_LOW();
    I2C_Delay_us(5);
    SCL_HIGH();   // SCL高电平期间SDA上升沿
    I2C_Delay_us(5);
    SDA_HIGH();
}

// 等待ACK应答
uint8_t I2C_Wait_Ack(void) {
    uint8_t ack = 0;
    SDA_INPUT();   // 切换SDA为输入模式
    SCL_HIGH();
    I2C_Delay_us(5);

    if (GPIO_ReadInputDataBit(I2C_GPIO_PORT, I2C_SDA_PIN) == 0) {
        ack = 1;   // 收到ACK
    }

    SCL_LOW();
    SDA_OUTPUT();  // 切换回输出模式
    return ack;
}

// 发送ACK信号
void I2C_Ack(void) {
    SDA_LOW();
    I2C_Delay_us(2);
    SCL_HIGH();
    I2C_Delay_us(5);
    SCL_LOW();
}

// 发送NACK信号
void I2C_NAck(void) {
    SDA_HIGH();
    I2C_Delay_us(2);
    SCL_HIGH();
    I2C_Delay_us(5);
    SCL_LOW();
}

4. 数据读写函数

// 发送一个字节
void I2C_SendByte(uint8_t data) {
    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
        SCL_LOW();
        if (data & 0x80) SDA_HIGH();
        else SDA_LOW();
        data <<= 1;
        I2C_Delay_us(2);
        SCL_HIGH();  // 上升沿发送数据
        I2C_Delay_us(5);
    }
    SCL_LOW();
}

// 接收一个字节
uint8_t I2C_ReadByte(void) {
    uint8_t data = 0;
    SDA_INPUT();     // SDA设为输入

    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
        SCL_LOW();
        I2C_Delay_us(2);
        SCL_HIGH();  // 上升沿读取数据
        data <<= 1;
        if (GPIO_ReadInputDataBit(I2C_GPIO_PORT, I2C_SDA_PIN)) {
            data |= 0x01;
        }
        I2C_Delay_us(5);
    }

    SCL_LOW();
    SDA_OUTPUT();    // 切回输出模式
    return data;
}

5. 使用示例（以AT24C02 EEPROM为例）

// 向EEPROM写入一个字节
void EEPROM_WriteByte(uint8_t addr, uint8_t data) {
    I2C_Start();
    I2C_SendByte(0xA0);       // 器件地址 + 写操作
    I2C_Wait_Ack();
    I2C_SendByte(addr);       // 写入地址
    I2C_Wait_Ack();
    I2C_SendByte(data);       // 发送数据
    I2C_Wait_Ack();
    I2C_Stop();
    Delay_ms(10);             // 等待EEPROM写入完成
}

// 从EEPROM读取一个字节
uint8_t EEPROM_ReadByte(uint8_t addr) {
    uint8_t data;
    I2C_Start();
    I2C_SendByte(0xA0);       // 器件地址 + 写操作
    I2C_Wait_Ack();
    I2C_SendByte(addr);       // 发送要读取的地址
    I2C_Wait_Ack();

    I2C_Start();              // 重复起始条件
    I2C_SendByte(0xA1);       // 器件地址 + 读操作
    I2C_Wait_Ack();
    data = I2C_ReadByte();    // 读取数据
    I2C_NAck();               // 发送NACK结束读取
    I2C_Stop();
    return data;
}