嵌入式软件开发必看--常用通讯协议---IIC协议详细介绍-从物理层协议层到代码配置

本文详细介绍了I2C通讯协议,包括物理层和协议层。物理层有支持多设备、双线传输等特点;协议层规定了通讯的起始、停止信号等环节。还阐述了STM32的I2C特性、架构、外设简介,以及I2C初始化结构体的各成员配置,有助于深入理解和运用I2C协议。

IIC协议概念

I2C 通讯协议(Inter-Integrated Circuit)是由 Phiilps 公司开发的,由于它引脚少,硬件实现简单,可扩展性强,不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备,现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。
在计算机科学里,大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设;STM32 标准库则是在寄存器与用户代码之间的软件层。对于通讯协议,我们也以分层的方式来理解,最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性,确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑,统一收发双方的数据打包、解包标准。简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流,协议层则规定我们用中文还是英文来交流。
下面我们分别对 I2C 协议的物理层及协议层进行讲解。

I2C 物理层

在这里插入图片描述

物理层的特点

它的物理层有如下特点:
(1) 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个 I2C 通讯总线
中,可连接多个 I2C 通讯设备,支持多个通讯主机及多个通讯从机。
(2) 一个 I2C 总线只使用两条总线线路,一条双向串行数据线(SDA) ,一条串行时钟线
(SCL)。数据线即用来表示数据,时钟线用于数据收发同步。
(3) 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址,主机可以利用这个地址进行不同设备之
间的访问。
(4) 总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时,会输出高阻态,而当所有设备都空
闲,都输出高阻态时,由上拉电阻把总线拉成高电平。
(5) 多个主机同时使用总线时,为了防止数据冲突,会利用仲裁方式决定由哪个设备占用
总线。
(6) 具有三种传输模式:标准模式传输速率为 100kbit/s ,快速模式为 400kbit/s ,高速模式
下可达 3.4Mbit/s,但目前大多 I
2C 设备尚不支持高速模式。
(7) 连接到相同总线的 IC 数量受到总线的最大电容 400p

IIC协议层

协议层I2C 的协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节
主机箱从机写/读数据

在这里插入图片描述
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数据由主机发送到从机

数据由主机传输至从机 S : 传输开始信号
SLAVE_ADDRESS: 从机地址
在这里插入图片描述
数据由从机传输至主机 R/W

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