IIC简介
IIC引脚少，硬件实现简单，可拓展性强，不需要UASRT,CAN通讯协议的外部收发设备，被广泛使用在系统内多个集成电路IC（芯片）间的通讯，采用半双工的通讯方式。
IIC一个支持多设备的总线。”总线”指多个设备共用的信号线，在一个IIC通讯总线中，可连接多个IIC通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。
一个IIC总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线(SDA),一条串行时钟线(SCL)。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备直接的访问。
总线通过上拉电阻接到电源。当IIC设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态，由上拉电阻把总线拉成高电平 多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定哪个设备占用总线。具有三种传输模式：标准模式传输速率为100kbit/s，快速模式为400kbit/s，高速模式下可达3.4M/s，但目前大多IIC设备尚不支持高速模式。
软件IIC和硬件IIC
硬件IIC：对应芯片上的IIC外设，有相对应的IIC驱动电路，其所使用的IIC管教也是专用的； 软件IIC：一般是用GPIO管教，用软件控制管脚状态以及模拟IIC通信波形；
区别：
硬件IIC的效率要远高于软件的，而软件IIC不受引脚限制，接口比较灵活。硬件IIC用法复杂，模拟IIC流程更加清楚 。硬件IIC速度比模拟快，并且可以用DMA
软件IIC是通过GPIO，软件模拟寄存器的工作方式，而硬件IIC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，可参考芯片手册。因为固件IIC的端口是固定的，所以会有所区别。模拟IIC可以在任何管脚上，硬件IIC在固定管脚上
IIC总线协议
1. 主机写数据到从机
S：数据由主机传输至从机
SLAVE ADDRESS : 从机地址
P：数据传输结束
起始信号产生后，所有从机就开始紧接下来广播的从机地址信号。IIC总线，每个设备的地址都是唯一的，当主机广播的地址与某个设备的地址相同时，这个设备就被选中了，没被选中的设备讲会忽略之后的数据信号。根据IIC协议，这个从机地址可以是7位或10位。
地址位之后，传输方向选择位，为0：表示数据传输方向是由主机传输至从机，即主机向从机写数据。为1：则相反。从机接收传输方向选择位后，主机或从机会返回一个应答(ACK)或非应答(NACK)信号，只有接收到应答信号后，主机才能继续发送或接收数据。
2.主机读数据到从机
配置方向传输位为”读数据”方向。广播完地址后，接收到应答信号后，从机开始向主机返回数据(DATA),数据包大小也为8位，从机每发送完一个数，都会等待主机的应答信号(ACK),重复这个过程，可以返回N个数据，N没有限制大小。当主机希望停止接收数据时，就向从机返回一个非应答信号(NCAK)，则从机自动停止数据传输
3.复合通讯
该传输过程有两次起始信号(S),在第一次传输过程中，主机通过SLAVE_ADDRESS寻找到从设备后，发送一段”数据”，这段数据通常用于表示从设备内部的寄存器或存储器地址；第二次传输中，对该地址的内容进行读或写。也就是说，第一次通讯是告诉从机读写地址，第二次则是读写的实际内容。
IIC通信
1.空闲状态
IIC总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定位总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。
2.开始信号和停止信号
起始信号：当SCL为高电平期间，SDA有高到低的跳变；启动信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。 停止信号：当SCL为高电平期间，SDA由低到高的跳变；停止信号也是一种高电平跳变时序信号，而不是一个电平信号 起始信号和停止信号一般由主机产生
3.应答信号
发送器每发送一个字节，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。
对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收器在第九个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。
如果接收器是主控器，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK信号，以通知被控发送器数据发送，并释放SDA线，以便主控接收器发送一个停止信号P。
4.数据的有效性
IIC总线进行数据传输时，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。SDA数据线在SCL的每个时钟周期传输一位数据。 即：数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在下降沿到来之前必须稳定
5.数据传输
在IIC总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应(或同步控制)，即在SCL串行时钟的配合下，在SDA上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。
STM32的IIC特性及架构
1.软件模拟协议：
使用CPU直接控制通讯引脚的电平，产生出符合通讯协议标准的逻辑。
2.硬件实现协议：
由STM32的IIC片上外设专门负责实现IIC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IIC协议的方式减轻了CPU的工作，且使软件设计更加简单。 STM32的IIC外设可用作通讯的主机及从机，支持100Kbit/s和400Kbits/s的速率，支持7位、10位设备地址，支持DMA数据传输，并具有数据校验功能。
架构图：
时钟控制逻辑
SCL线的时钟信号，由IIC接口根据时钟控制寄存器（CCR）控制，控制的参数主要位时钟频率。
可选择IIC通讯的“标准/快速”模式，这两个模式分别对应100/400Kbits/s的通讯速率。 ·
在快速模式下可选择SCL时钟的占空比，可选T(low)/T(high) = 2或T(low)/T(high)=16/9模式。
CCR寄存器中12位的配置因子CCR，它与IIC外设的输入时钟源共用作用，产生SCL时钟。STM32的IIC外设输入时钟源位PCKL1.
计算时钟频率
标准模式 T high = CCR *T pckl1 T low= CCR*Tpclk1
快速模式中 Tlow/Tlow =2时：Thigh = CCR*Tpckl1 T low = 2*low*Tpckl1
快速模式中 Tlow/Tlow =16/9时：Thigh = 9*CCR*Tpckl1 T low = 16*low*Tpckl1
PCLK1 = 36MHz,想要配置400Kbits/s 方法：
PCLK时钟周期： TPCLK1 = 1/36 000 000
目标SCL时钟周期： TSCL = 1/400 000
SCL时钟周期内的高电平时间： Thigh = TSCL/3
SCL时钟周期内的低电平时间： Tlow = 2*TSCL/3 计算CCR的值 ：
CCR = THIGH/TPCLK1 = 30 计算出来的值写入到寄存器即可
数据控制逻辑
IIC的SDA信号主要连接到数据移位寄存器上，数据移位寄存器的数据来源及目标是数据寄存器(DR)、地址寄存器(OAR)、PEC寄存器以及SDA数据线。
·当向外发送数据的时候，数据移位寄存器以“数据寄存器”为数据源，把数据一位一位地通过SDA信号线发送出去。
·当从外部接收数据的时候，数据移位寄存器把SDA信号线采样到的数据一位一位地存储到”数据寄存器”中。
STM32的IIC的通讯过程
使用IIC外设通讯时，在通讯的不同阶段它会对”状态寄存器(SR1和SR2)”的不同数据位写入参数，通过读取这些寄存器标志来了解通讯状态。
1.主发送器
·控制产生起始信号(S)，当发生起始信号后，它产生事件”EV5”,并会对SR1寄存器的 SB 位置1，表示起始信号已经发生。
·发生设备地址并等待应答信号，若有从机应答，则产生时间 EV6 及 EV8 ，这时SR1寄存器的 ADDR位及 TXE位被置1，ADDR位1 表示地址已经发送，TEX表示数据寄存器为空。（可参STM32中文参考手册）
主发送器通讯过程
·往IIC的数据寄存器DR写入要发送的数据，这时TXE位会被充值0，表示数据寄存器非空，IIC外设通过SDA信号线一位位把数据发送出去后，又会产生EV8事件，即TXE被置1，重复这个过程，可发送多个字节。
·发送数据完成后，控制IIC设备产生一个停止信号P，这个时候产生EV2事件，SR1的TEX位及BTF位被置1，表示通讯结束。
以硬件IIC为例（主机向从机发送字节IIC通讯配置）：
void I2C_WriteByte(uint8_t addr,uint8_t data)
{
while (I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY)); //检查总线是否繁忙
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE); //开启IIC1
while( !I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); //EV5,主模式
I2C_Send7bitAddress(I2C1,OLED_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter); //发送器件地址
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
I2C_SendData(I2C1, addr); //发送寄存器地址
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING));
I2C_SendData(I2C1, data); //发送数据
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING));
I2C_GenerateSTOP( I2C1, ENABLE); //关闭IIC1
}IIC结构体
以IIC1为例：
void I2C_Configuration(void)
{
I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE );
//PB6 --SCL ;PB7 --SDA
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
I2C_DeInit(I2C1); //使用IIC1
I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable; //选择使能或者关闭响应
I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;//指定地址长度（7或10）
I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 400000 ; //配置SCL时钟频率
I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2 ; //选择占空比
I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C; //选择IIC模式
I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0X30 ; //配置IIC设备地址
I2C_Init(I2C1,&I2C_InitStructure ); //初始化IIC结构体
I2C_Cmd(I2C1,ENABLE); //使能IIC1
}