模拟I2C通信

一、模拟I2C频率

I2C协议本身定义了标准的通信时序和通信频率，通信频率最高可以达到400kHz。而在模拟I2C通信中，频率受到MCU运算速度和软件延时的限制。一般情况下，模拟I2C的频率在10kHz~100kHz之间，可以根据需要适当调整。

二、模拟I2C可以一主多从吗

在I2C标准协议中，一主多从是完全支持的。但是在模拟I2C通信中，由于软件延时和MCU处理能力的限制，同时与多个从机通信会导致通信时序的混乱，所以不建议一主多从，建议采用一主一从的方式进行通信。

三、模拟I2C总线制裁

在实际应用中，模拟I2C总线上可能会出现各种异常情况，引起总线卡住，数据异常等问题。此时可以采用总线制裁的方式进行解决。总线制裁一般是通过硬件IO口进行实现，将SDA和SCL线拉高或者拉低一定的时间，强制将总线重置为初始状态，恢复正常通信。

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;
  
    //将SDA和SCL线拉低
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_ResetBits(I2C_GPIO, I2C_SCL | I2C_SDA);
    GPIO_Init(I2C_GPIO, &GPIO_InitStruct);
    delay_us(10);
  
    //将SDA和SCL线拉高
    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、模拟I2C总线有什么缺点

模拟I2C通信与硬件I2C通信相比，存在一些缺点。首先，软件延时不稳定，可能会导致时序出现偏差，从而导致通信失败。其次，模拟I2C软件实现的复杂度较高，需要手动处理各个时序，对于初学者而言较为困难。

五、模拟I2C波形

模拟I2C通信需要按照I2C协议规定的时序发送和接收数据。其中，时钟线SCL由主设备控制，数据线SDA由主设备和从设备共同控制。

六、模拟I2C不稳定

由于软件延时和MCU处理能力的限制，在模拟I2C通信中容易出现不稳定的情况。通信不稳定主要表现为数据读取不完整，写入数据异常等问题。如果发现这些问题，可以通过调整通信频率，以及优化代码等方式来提高通信稳定性。

七、模拟I2C数据读取异常

在模拟I2C通信中，从设备需要根据主设备的请求返回正确的数据。如果出现数据读取异常，有可能是主设备或从设备时序出现问题，需要检查时序是否正确。

八、模拟I2C做从机

在模拟I2C通信中，MCU可以做为I2C从机，接收主设备的请求数据，并返回对应的响应数据。由于从机的通信时序相对固定，因此在编写从机响应代码时相对简单。

    /* 等待主设备发起通信请求 */
    while(1)
    {
        while(READ_SDA() && READ_SCL()); //等待总线空闲
        delay_us(I2C_DELAY);
        
        if(!READ_SCL())  //SCL为低电平，判断为通信开始
        {
            if(!READ_SDA())  //SDA为低电平，判断为写操作
            {
                //读取主设备发送过来的数据
                
                //发送响应数据
            }
            else  //SDA为高电平，判断为读操作
            {
                //读取主设备发送过来的寄存器地址
                
                //发送响应数据
            }
        }
    }

九、模拟I2C时怎么配置IO口选取

在使用MCU进行模拟I2C通信时，需要选择GPIO口来模拟I2C的SDA和SCL线。一般情况下，要选择支持开漏输出的GPIO口，这样可以方便实现总线卡住和释放。同时，需要保证选取的GPIO口在应用中没有被占用。

#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);
}