用I2C通信实现点亮一盏小灯实验报告

【I2C通信详解】 I2C（Inter-Integrated Circuit）通信是一种多主机、双向、两线制的串行通信协议，由飞利浦（现NXP）公司于1982年推出，广泛应用于微控制器与其他外围设备之间的通信。在本实验中，通过I2C通信控制小灯的亮灭，主要涉及以下知识点： 1. **I2C引脚接线**： - SDA（Serial Data Line）：数据线，用于传输数据。 - SCL（Serial Clock Line）：时钟线，由主控器（Master）驱动，用于同步数据传输。 2. **I2C信号时序**： - **开始信号**：SCL为高电平时，SDA由高电平变为低电平。 - **终止信号**：SCL为高电平时，SDA由低电平变为高电平。 - **应答信号**：接收数据的设备在接收完8位数据后，通过将SDA拉低一段时间来回应已接收数据。 3. **I2C通信步骤**： - **写操作**：起始信号 -> 发送设备地址（写操作位设置为0）-> 发送数据存储地址 -> 发送数据 -> 应答检查。 - **读操作**：起始信号 -> 发送设备地址（写操作位设置为0）-> 发送数据存储地址 -> 再次起始信号 -> 发送设备地址（读操作位设置为1）-> 读取数据 -> 主动发送非应答信号。 4. **实验代码解析**： - `start()`函数：创建开始信号，先将SCL设为0，再将SDA设为1，然后将SCL设为1，最后将SDA设为0。 - `stop()`函数：创建终止信号，先将SCL设为0，SDA设为0，然后SCL设为1，最后SDA设为1。 - `respons()`函数：检测应答信号，等待SDA变为0，超时则结束等待。 - `write_byte()`函数：用于发送一字节数据，逐位左移并发送。 - `write_add()`函数：写入数据到EEPROM，包含设备地址、存储地址和实际数据，每次写入后都会检查应答信号。 - `read_add()`函数：读取数据，先写入地址，然后重新发送开始信号切换为读操作，接收数据后主动发送非应答信号。 5. **延时处理**： - 延时函数用于确保满足I2C协议的最小高低电平保持时间，一般至少4.7us，确保设备能正确检测信号变化。 6. **I2C通信中的数据流向**： - 写操作：主控器向从设备发送地址和数据，从设备接收并应答。 - 读操作：主控器向从设备发送地址和数据存储地址，然后从设备发送数据，主控器接收。 7. **注意事项**： - 确保单片机的I2C引脚配置正确。 - 检查硬件连接，确保SDA和SCL无短路或开路现象。 - 校验设备地址，避免冲突。 通过这个实验，不仅掌握了I2C通信的基本原理，还了解了如何通过编程实现I2C通信，从而实现对硬件设备的控制，如点亮小灯。这对于理解嵌入式系统中的通信协议以及实践操作具有重要意义。