由于用mpu6050模块，所以要用上i2c通信原理。

Posted 2020-09-18

                   i2c通信原理
i2c总线只有两根双向信号线，一根是数据线SDA,一根是时钟线SCL。
每个接到i2c总线上的器件都有唯一的地址，主机与其他器件之间的数据传送可以是由主机发送给其他器件。主机为发送器，从机为接收器。在80c51单片机系统中，通常80C51单片机为主机，

                                     
    1：数据位的有效规定：

1.1：总线在进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，时钟线为低电平期间时，数据线上的高电平和低电平才能允许变化。

1.2：起始信号和终止信号都是由主机发出的，起始信号产生后，总线就处于占用状态；终止信号产生后，总线就处于空闲状态

1.3:连接到i2c总线上的上的器件，若具有i2c总线的硬件接口，则很容易检测到起始和终止信号。接收器件在接收到一个完整的数据字节后，有可能需要完成一些其他的工作，如处理内部中断函数等，不能立即接收下一个字节数据，这时，接收器件可以将SCL时钟线拉成低电平，从而使主机处于等待状态，等到接收器准备好接收下一个字节后，再释放SCL时钟线，使之为高电平，从而数据传送继续进行。

    2：数据传送格式：

2.1：字节传送与应答
每一个字节必须保证是8位长度，数据传送时，先传送最高位，每一个被传送字节后面都必须跟随一个应答位（即一个数据帧有9位），由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时（如从机正在进行实时性的处理工作而无法接收总线上的数据，它必须将数据线SDA置于高电平，主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送。如果从机对主机进行了应答，但在接收数据一段时间后无法接收更多的数据，从机可通过对无法接收的第一个数据字节的“非应答”通知主机，主机则应发出终止信号以结束数据的继续传送。当主机接收数据时，它收到最后一个数据字节后，必须向从机发出一个结束传送的信号，这个信号是对从机的非应答来实现的，然后从机释放数据线SDA，以允许主机产生终止信号。 

2.2：数据帧格式
i2c总线上的数据信号是广义的。既包括地址信号，又包括真正的数据信号。在起始信号产生后，必须传送一个从机的地址（7位），第8位是数据传送的方向位（R/T),用“0”表示主机发送数据(T)，“1”表示主机接收数据（R),每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。但是，若主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。

2.3：数据传送过程中几种组合方式
   
A表示应答，A非表示非应答（高电平），S表示起始信号，P表示终止信号

   a:主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传送过程中不变

主机S -> 从机地址 -> 0 -> 从机A -> 主机发数据 -> 从机A -> 主机发数据 -> 从机A非 -> 主机P
 
  b:主机在第一个字节后，立即从从机读数据

主机S -> 从机地址 -> 1 -> 从机A -> 从机发数据 ->主机A -> 从机发数据 ->主机A非 ->  主机P

 c:在传送过程中，当需要改变传送方向时，起始信号和从机地址都被重复产生一次，但两次读/写方向位正好相反

主机S -> 从机地址 -> 0 -> 从机A -> 主机发数据 ->从机A或A非 -> 主机S->从机地址 -> 1 -> 从机A ->从机发数据 -> 主机A非-> 主机 P


     3:总线的寻址

3.1：主机发送地址时，总线上的每个从机都将这7位地址码与自己的地址进行比较，如果相同则认为自己正被主机寻址，根据R/T位将自己确定为发送器或接收器。从机的地址由固定部分和可编程部分组成，在一个系统种可能希望接入多个相同的主机，从机地址中可编程部分决定了可接入总线该类器件的最大数目

3.2:典型信号模拟：
    （1）数据线状态函数：

      u8    funcGetI2CStatus(void)
   {
    return I2C_sda;
   }

    （2）起始信号模拟函数:

     u8 I_start(void )//起始信号模拟
    { 
    SDAHigh(HIGH);         /* SDA 为 高电平*/
    I2C_delay();          /* SDA 稳定     */
    SCLHigh(HIGH);         /* SCL 为高电平*/
    I2C_delay();
    if(!funcGetI2CStatus())
    {
        return I2C_BUS_BUSY;
    }
     SDAHigh(LOW);          /* SDA 产生下降沿*/
    I2C_delay();
    SCLHigh(LOW);
    I2C_delay();
      if(funcGetI2CStatus())
     {
        return    I2C_BUS_ERROR;
    }
    else 
        return I2C_BUS_READY;
     }
 
    (3)终止信号模拟函数
  

     void I_stop(void)//终止信号模拟
     { 
    SDAHigh(LOW);
    I2C_delay();
    SCLHigh(HIGH);     /*SCL1 为高电平期间,SDA1产生一个上升沿*/
    I2C_delay();
    SDAHigh(HIGH);
    }

    （4）应答信号模拟函数
  
     void I_ACK(void) //应答信号模拟
    { 
    SDAHigh(LOW);
    I2C_delay();
    SCLHigh(HIGH);
    I2C_delay();
    SDAHigh(HIGH);
    I2C_delay();
    }
 
     4.串行E2PROM的扩展：
4.1：写入过程：
 单片机进行写操作时，首先发送该器件的7位地址码和和写方向位“0”，发送完后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号。被选中的存储器件在确认是自己的地址后，在SDA线上产生一个应答信号作为相应，单片机收到应答后就可以传送数据了.传送数据时，单片机首先发送一个字节的被写入器件的存储区的首地址，收到存储器件的应答后，单片机就逐个发送各数据字节，但每发送一个字节后都要等待应答。
 AT24C系列器件片内地址在接收到每一个数据字节地址后自动加1，在芯片的“一次装载字节数”（不同芯片字节数不同）限度内，只需输入首地址。装载字节数超过芯片的“一次装载数”时，数据地址将“上卷”，前面的数据将被覆盖。
 当要写入的数据传送完后，单片机应发出终止信号以结束写入操作。写入n个字节的数据格式：
S ->主机发送器件地址+0->从机A->主机写入首地址-> 从机A -> 主机发送数据1-> 从机A ->...->主机发送数据n ->从机A ->主机发送P.

4.2:读出过程
 单片机先发送该器件的7位地址码和写方向位“0”，发送完后释放SDA数据线并在SCL线上产生第9个时钟信号。被选中的存储器器件在确认是自己的地址后，在SDA线上产生一个应答信号作为回应。然后再发一个字节的要读出器件的存储区的首地址，收到应答后，单片机要重复一次起始信号并发出器件地址和读方向位（“1），收到器件应答后就可以读出数据字节，每读出一个字节，单片机都要回复应答信号。当最后一个字节数据读完后，单片机应返回以"非应答"（高电平），并发出终止信号以结束读操作。
S ->主机发送器件地址+0 ->从机A ->主机读出首地址 ->从机A -> 主机发送器件地址+1 -> 从机A ->从机发送数据 -> 主机A ->... ->从机发送数据n ->主机非应答 ->主机p.

4.3：移位操作
左移时最低位补0，最高位移入PSW的CY位。
右移时最高位保持原数，最低位移除。