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1.IIC概述 IIC（Inter-Integrated Circuit）其实是IICBus简称，所以中文应该叫集成电路总线，它是一种串行通信总线，使用多主从架构，由飞利浦公司在1980年代为了让主板、嵌入式系统或手机用以连接低速周边设备而发展。 2.IIC物理层只要求两条总线线路，一条是串行数据线SDA，一条是串行时钟线SCL，IIC是半双工，而不是全双工。每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和其它器件通信，主机/从机角色和地址可配置，主机可以作为主机发送器和主机接收器。IIC是真正的多主机总线，可以在通讯过程中改变主机，如果两个或更多的主机同时请求总线，可以通过冲突检测和仲裁防止总线数据被破坏。 ![]() 连接到总线的IIC数量只是受到总线的最大负载电容400pf限制。 ![]() IIC总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均为高电平。连到总线上的任何一个器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA和SCL都是线“与”的关系。 ![]() 3.IIC协议层3-1.数据有效性在时钟的高电平周期内，SDA线上的数据必须保持稳定，数据线仅可以在时钟SCL为低电平时改变。 ![]() 3-2.起始信号和终止信号SCL线为高电平期间，SDA线由高到低变化表示起始。 SCL线为高电平期间，SDA线由低到高变化表示终止。 ![]() 要注意起始和终止信号都是由主机发出的，连接到IIC总线上的器件，若具有IIC总线的硬件接口，则很容易检测到起始和终止信号。总线在起始条件之后，视为忙状态，在停止条件之后被视为空闲状态。 3-3.应答每当主机向从机发送完一个字节的数据，主机总是需要等待从机给出一个应答信号，以确认从机是否成功接收到了数据，从机应答主机所需要的时钟仍是主机提供的，应答出现在每一次主机完成8个数据位传输后紧跟着的时钟周期，0表示应答，1表示非应答。 ![]() 3-4.数据帧格式IIC总线上传输的数据信息是广义的，既包括地址信号，又包括真正的数据信号。起始信号后必须传送一个从机的地址（7位），第八位是数据的传送方向位（R/T）,用“0”表示主机发送数据“T”，“1”表示主句接收数据（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。 IIC传输时时从MSB开始传输到LSB结束。MSB是Most Significant Bit的缩写，最高有效位。在二进制数中，MSB是最高加权位。与十进制数字中最左边的一位类似。通常，MSB位于二进制数的最左侧，LSB位于二进制数的最右侧。LSB，英文 least significant bit，中文义最低有效位。 IIC写时序 ![]() - 产生start位
- 传送器件地址ID_Address，器件地址的最后一位为数据的传输方向位，R/W，低电平0表示主机往从机写数据（W），1表示主机从从机读数据（R）。ACK应答，应答是从机发送给主机的应答，这里不用管。
- 传送写入器件寄存器地址，即数据要写入的位置。同样ACK应答不用管。
- 传送要写入的数据。ACK应答不用管。
- 产生stop信号。
IIC读时序 ![]() - 产生start信号
- 传送器件地址（写ID_Address），ACK。
- 传送字地址（写REG_Address），ACK。
- 再次产生start信号
- 再传送一次器件地址，ACK。
- 读取一个字节的数据，读数据最后结束前无应答ACK信号。
- 产生stop信号。
从时序图上可以看出，IIC读时序要写两次器件地址，刚开始接触的时候我也很疑惑 dummy write。我个人这样理解这里，首先传送器件地址到总线上找到器件，然后写入寄存器地址，也就是word address找到需要读取数据的地址，但并不是真正的写入数据所以叫做dummy wirte（假写）。然后再传输一次器件地址后开始读数据。 IIC协议在读写数据时，总是要发送器件地址，这里需要注意的是，不是主机给从机发送地址，而是主机给地址总线上发送地址，挂IIC总线上的所有从机都能收到地址，如果发过来的地址和自己的地址匹配上了，从机就会给主机一个应答，这样就建立起来了一个通讯。所以我在想，如果从机的器件是完全一样的，那么IIC协议就可以同时给多个从机，即对多个器件进行配置。这种理论上是可行的，但其实是不行的，IIC协议就是通过地址不同来判断给哪个器件传送数据的，如果两个器件的地址完全一样，器件会产生应答，那么两个器件就通过竞争判断给谁通信了，有随机性。即IIC协议一次只能和一个设备/器件进行通讯。 二、模拟IIC信号控制0.96寸OLED屏（SSD1306）1.OLED屏基本规格1-1.显示规格- 显示方式：无源矩阵
- 显示颜色：单色（蓝色）
- 驱动占空比：1/64 Duty
1-2.机械规格- 像素数：128 × 64
- 面板尺寸：6.70 × 19.26 × 1.4 (mm)
- 有效面积：21.744 × 10.864 (mm)
- 像素间距：0.17 × 0.17 (mm)
- 像素尺寸：0.154 × 0.154 (mm)
- 重量：1.54 (g)
1-3.内存映射和像素构造![]() 1-4.引脚定义GND——逻辑电路接地，接电源负极 VCC—— SCL——串行时钟输入 SDA—— ![]() 2.IIC信号的模拟2-1.起始信号、停止信号和获取应答信号89C51系列单片机不带IIC总线接口，但是可以利用软件实现IIC总线的数据传送，即软件与硬件结合的信号模拟。（即使是含有IIC硬件的STM32一般也会模拟IIC的时序）。为了保证数据传送的可靠性，标准的I2C总线的数据传送有严格的时序要求。I2C总线的起始信号、终止信号、发送“0”及发送“1”的模拟时序如下： ![]() 具体代码如下： //起始信号void IIC_start(){ SDA = 1; //把数据线拉高 SCL = 1; //把时钟线拉高 Delay6us(); //延时6微秒,要求大于4.7微秒 SDA = 0; //把数据线拉低，产生下降沿 Delay6us(); //延时6微秒 SCL = 0; //把时钟线拉低，因为只有时钟线拉低的时候才允许数据变化。}//停止信号 void IIC_stop(){ SDA = 0; //把数据线拉低 SCL = 1; //把时钟线拉高 Delay6us(); //延时6微秒,要求大于4微秒 SDA = 1; //把数据线拉高，产生上升沿 Delay6us(); //延时6微秒}//主机获取应答信号ACKchar IIC_ACK(){ char flag; //定义一个读取ACK的字符 SDA = 1; //先拉高数据线 Delay6us(); //延时 SCL = 1; //拉高时钟线 Delay6us(); //延时，要求大于4微妙 flag = SDA; //读取从机的ACK信号 Delay6us(); //延时 SCL = 0; //拉低时钟线 Delay6us(); return flag;}
2-2.数据发送的时序查询手册，C51单片机应使用如下时序图： ![]() 代码实现： void IIC_send_byte(char send_data){ int i; for(i=0;i<8;i++) { SCL = 0; //把时钟线拉低，做好发送数据的准备，在时钟线为低电平时，才能修改数据 SDA = send_data & 0x80; //数据发送由高位先发送，与上0X80获取高位数据 Delay6us(); //延时 SCL = 1; //时钟线拉高电平，发送数据 Delay6us(); SCL = 0; //发送完拉低时钟线 Delay6us(); send_data <<= 1; //左移数据位 }}
2-3.IIC写数据以本次OLED屏（SD1306）为例，写入数据的数据帧如下： ![]() ![]() - 发送一个起始信号
- 发送7位从站地址+1位的读写信号，这里由于只对OLED写入数据，所以用b01111000，也就是0x78。
- 等待ACK
- 发送一个control byte，control byte有两个类型，如果是0x00就是写入命令，如果是0x40就是写入数据（显示数据）。
- 等待ACK
- 写入指令或数据，由第4步决定
- 等待ACK
- 发送一个停止信号
//写入指令void oled_cmd(char cmd){ IIC_start(); IIC_send_byte(0x78); IIC_ACK(); IIC_send_byte(0x00); IIC_ACK(); IIC_send_byte(cmd); IIC_ACK(); IIC_stop();}//写入数据void oled_data(char Data){ IIC_start(); IIC_send_byte(0x78); IIC_ACK(); IIC_send_byte(0x40); IIC_ACK(); IIC_send_byte(Data); IIC_ACK(); IIC_stop();}
2-4.OLED初始化手册中关于OLED的流程图 ![]() 根据流程图，编写以下初始化代码 void oled_init(){ oled_cmd(0xAE); oled_cmd(0x00); oled_cmd(0x10); oled_cmd(0x40); oled_cmd(0xB0); oled_cmd(0x81); oled_cmd(0xFF); oled_cmd(0xA1); oled_cmd(0xA6); oled_cmd(0xA8); oled_cmd(0x3F); oled_cmd(0xC8); oled_cmd(0xD3); oled_cmd(0x00); oled_cmd(0xD5); oled_cmd(0x80); oled_cmd(0xD9); oled_cmd(0xF1); oled_cmd(0xDA); oled_cmd(0x12); oled_cmd(0xDB); oled_cmd(0x30); oled_cmd(0x8D); oled_cmd(0x14); oled_cmd(0xAF);}
3.OLED的显示管理手册原文如下： ![]() 整个屏幕由上至下被分为8个区域，也就是有8个页，每个页有128×8个点阵，把每个点看作一个位，可以把每个页看作由128个字节控制的区域。 ![]() 由此可以看出，每个页共有128列，1列对应1个字节，每列由上至下8个位对应，写入数据的低位到高位。例如往第0页的第0列写入0x01，那么点亮的就是整个屏幕最左上角的点。 4.寻址模式4-1.页寻址模式（默认值，也是最常用的模式）在页寻址模式下，读取/写入显示RAM后，列地址指针增加自动加1。如果列地址指针到达列结束地址，则列地址指针为重置为列起始地址而页地址指针不会改变。用户必须设置新页面和列地址，以便访问下一页RAM的内容。 ![]() 4-2.水平寻址模式在水平寻址模式下，读取/写入显示RAM后，列地址指针增加自动加1。如果列地址指针到达列结束地址，则列地址指针为重置为列起始地址和页地址指针增加1。列和页地址指针都到达结束地址，指针被重置为列起始地址和页起始地址。 ![]() 4-3.垂直寻址模式在垂直寻址模式下，读取/写入显示RAM后，页面地址指针增加自动加1。如果页面地址指针到达页面结束地址，页面地址指针将被重置页起始地址和列地址指针加1。当列和页地址指针到达结束地址，指针被重置为列起始地址和页起始地址 ![]() 4-4.设置内存寻址模式三种寻址模式分别对应： - 页寻址模式：0x02（默认值，这里的RESET指的就是默认值）
- 水平寻址模式：0x00
- 垂直寻址模式：0x01
先发送命令0x20，再发送需要设置的寻址模式。（如果是页寻址模式，两条指令都可以省略） ![]() 4-5.在页寻址模式下设置GDDRAM访问指针的示例在正常的显示数据RAM读写和页寻址模式下，需要执行以下步骤 定义RAM访问指针的起始位置： - 设置页面的起始地址命令B0h~B7h目标显示位置。
- 通过命令00h~0Fh设置指针的低起始列地址。
- 通过命令10h~1Fh设置指针的高起始列地址。
例如设置页面地址为B2h，下列地址为03h，上列地址为10h，那么开始列是PAGE2的SEG3，输入数据字节将被写入第3列的RAM位置（手册原文有误，翻译时更正了）。 ![]() 页地址的设置比较简单，发送命令0xB0~0xB7分别表示页指针指向0~7页。 ![]() 列的设置稍微麻烦了一点，需要分别设置列的低地址和高地址，当列指针指向第0列时，列的低地址和高地址分别为0x00和0x10。 例如，当前列指针指向第15列，那么列的低地址为0x0F，高地址为0x10。当列指针指向第16列时，列的低地址加1，即0x0F+1=0x10，但是低地址的高4位不能操作，因此当列的低地址等于0x10时就会溢出，重置为0x00，然后把高4位里的1传递给列的高地址，列的高地址就变成了0x11了。所以当列指针指向第16列时，列的低地址为0x00，高地址为0x11。可以这么理解，只要低地址的低4位溢出，溢出值就会给到高地址，当高地址的低4位也溢出时，就会重置为0x10，也就是列指针指向第0列。 ![]() 5.实现OLED显示在OLED显示一个点，整合前面的代码，可得下面的代码： #include "reg52.h"#include <intrins.h>sbit SCL = P1^4;sbit SDA = P1^3;void Delay6us() //@11.0592MHz{ _nop_();}void IIC_start(){ SDA = 1; SCL = 1; Delay6us(); SDA = 0; Delay6us(); SCL = 0;}void IIC_stop(){ SDA = 0; SCL = 1; Delay6us(); SDA = 1; Delay6us();}char IIC_ACK(){ char flag; SDA = 1; Delay6us(); SCL = 1; Delay6us(); flag = SDA; Delay6us(); SCL = 0; Delay6us(); return flag;}void IIC_send_byte(char send_data){ int i; for(i=0;i<8;i++) { SCL = 0; SDA = send_data & 0x80; Delay6us(); SCL = 1; Delay6us(); SCL = 0; Delay6us(); send_data <<= 1; }}void oled_cmd(char cmd){ IIC_start(); IIC_send_byte(0x78); IIC_ACK(); IIC_send_byte(0x00); IIC_ACK(); IIC_send_byte(cmd); IIC_ACK(); IIC_stop();}void oled_data(char Data){ IIC_start(); IIC_send_byte(0x78); IIC_ACK(); IIC_send_byte(0x40); IIC_ACK(); IIC_send_byte(Data); IIC_ACK(); IIC_stop();}void oled_clear() //清屏程序，给每页每列都写入0{ unsigned char i,j; for(i=0;i<8;i++) //遍历每个页 { oled_cmd(0xB0+i); oled_cmd(0x00); oled_cmd(0x10); for(j=0;j<128;j++) //遍历每个列 { oled_data(0); //写入0x00 } }}void oled_init(){ oled_cmd(0xAE); oled_cmd(0x00); oled_cmd(0x10); oled_cmd(0x40); oled_cmd(0xB0); oled_cmd(0x81); oled_cmd(0xFF); oled_cmd(0xA1); oled_cmd(0xA6); oled_cmd(0xA8); oled_cmd(0x3F); oled_cmd(0xC8); oled_cmd(0xD3); oled_cmd(0x00); oled_cmd(0xD5); oled_cmd(0x80); oled_cmd(0xD9); oled_cmd(0xF1); oled_cmd(0xDA); oled_cmd(0x12); oled_cmd(0xDB); oled_cmd(0x30); oled_cmd(0x8D); oled_cmd(0x14); oled_cmd(0xAF);}void main(){ oled_init(); oled_clear(); //清屏 oled_cmd(0x20); oled_cmd(0x02); //页寻址模式 oled_cmd(0xB0); //选择第0页 oled_data(0x08); //在第0页的第0列写入b00001000 while(1);}
![]() 如果要显示一条直线，可以参考上面的oled_clear()这个函数，把main函数里面的代码改成如下代码： void main(){ unsigned char j; oled_init(); oled_clear(); oled_cmd(0x20); oled_cmd(0x02); oled_cmd(0xB0); //选择第0页 for(j=0;j<128;j++) { oled_data(0x80); } while(1);}
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