模擬I2C通信

一、模擬I2C頻率

I2C協議本身定義了標準的通信時序和通信頻率，通信頻率最高可以達到400kHz。而在模擬I2C通信中，頻率受到MCU運算速度和軟件延時的限制。一般情況下，模擬I2C的頻率在10kHz~100kHz之間，可以根據需要適當調整。

二、模擬I2C可以一主多從嗎

在I2C標準協議中，一主多從是完全支持的。但是在模擬I2C通信中，由於軟件延時和MCU處理能力的限制，同時與多個從機通信會導致通信時序的混亂，所以不建議一主多從，建議採用一主一從的方式進行通信。

三、模擬I2C總線制裁

在實際應用中，模擬I2C總線上可能會出現各種異常情況，引起總線卡住，數據異常等問題。此時可以採用總線制裁的方式進行解決。總線制裁一般是通過硬件IO口進行實現，將SDA和SCL線拉高或者拉低一定的時間，強制將總線重置為初始狀態，恢復正常通信。

void i2c_reset(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = I2C_SCL | I2C_SDA;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;
  
    //將SDA和SCL線拉低
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_ResetBits(I2C_GPIO, I2C_SCL | I2C_SDA);
    GPIO_Init(I2C_GPIO, &GPIO_InitStruct);
    delay_us(10);
  
    //將SDA和SCL線拉高
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    GPIO_SetBits(I2C_GPIO, I2C_SCL | I2C_SDA);
    GPIO_Init(I2C_GPIO, &GPIO_InitStruct);
    delay_us(10);
}

四、模擬I2C總線有什麼缺點

模擬I2C通信與硬件I2C通信相比，存在一些缺點。首先，軟件延時不穩定，可能會導致時序出現偏差，從而導致通信失敗。其次，模擬I2C軟件實現的複雜度較高，需要手動處理各個時序，對於初學者而言較為困難。

五、模擬I2C波形

模擬I2C通信需要按照I2C協議規定的時序發送和接收數據。其中，時鐘線SCL由主設備控制，數據線SDA由主設備和從設備共同控制。

六、模擬I2C不穩定

由於軟件延時和MCU處理能力的限制，在模擬I2C通信中容易出現不穩定的情況。通信不穩定主要表現為數據讀取不完整，寫入數據異常等問題。如果發現這些問題，可以通過調整通信頻率，以及優化代碼等方式來提高通信穩定性。

七、模擬I2C數據讀取異常

在模擬I2C通信中，從設備需要根據主設備的請求返回正確的數據。如果出現數據讀取異常，有可能是主設備或從設備時序出現問題，需要檢查時序是否正確。

八、模擬I2C做從機

在模擬I2C通信中，MCU可以做為I2C從機，接收主設備的請求數據，並返回對應的響應數據。由於從機的通信時序相對固定，因此在編寫從機響應代碼時相對簡單。

    /* 等待主設備發起通信請求 */
    while(1)
    {
        while(READ_SDA() && READ_SCL()); //等待總線空閑
        delay_us(I2C_DELAY);
        
        if(!READ_SCL())  //SCL為低電平，判斷為通信開始
        {
            if(!READ_SDA())  //SDA為低電平，判斷為寫操作
            {
                //讀取主設備發送過來的數據
                
                //發送響應數據
            }
            else  //SDA為高電平，判斷為讀操作
            {
                //讀取主設備發送過來的寄存器地址
                
                //發送響應數據
            }
        }
    }

九、模擬I2C時怎麼配置IO口選取

在使用MCU進行模擬I2C通信時，需要選擇GPIO口來模擬I2C的SDA和SCL線。一般情況下，要選擇支持開漏輸出的GPIO口，這樣可以方便實現總線卡住和釋放。同時，需要保證選取的GPIO口在應用中沒有被佔用。

#define I2C_GPIO    GPIOB
#define I2C_SCL     GPIO_Pin_10
#define I2C_SDA     GPIO_Pin_11

void i2c_gpio_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);
  
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = I2C_SCL | I2C_SDA;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_OD;
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    GPIO_Init(I2C_GPIO, &GPIO_InitStruct);

    WRITE_SCL(1);
    WRITE_SDA(1);
}