IIC通信协议

本文介绍了IIC(Inter-Integrated Circuit)通信协议的基本原理及工作流程。包括IIC总线的数据线SDA和时钟线SCL的工作机制,以及半双工通信方式的特点。详细解释了起始信号、停止信号、应答信号的作用与时序分析。

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IIC 通信协议

I2C(IIC,Inter-Integrated Circuit),数据线SDA(data)和时钟SCL(clock)构成的串行总线,双向传送。

高速IIC总线一般可达400kbps以上。

IIC是半双工通信方式。

时序图

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主机:起始信号—–>第一位——>第二位———> …….. ——–>第八位———> 等待应答信号——->停止信号

大致的一个数据传输流程是:主机向SDA线上发送一个起始信号,表示有信号进行传输,此时所有连接到IIC总线上的芯片都处于接收状态,接下来,主机发送想要与其进行数据传输的从机地址信号,所有的从机都会接收到该地址信号并和自己固有的地址信号进行匹配,当配对成功时,接下来就在时钟信号的带动下进行数据传输,数据的传输是按照每8位一个单元进行数据的传输。每一位的传输过程中,在SCL高电平期间,一定要保证SDA数值的稳定,否则会出现出错的情况,SDA数值的改变发生在SCL的低电平期间。最终8位全部传输完毕,从机产生一个应答信号给主机,主机在接收到该应答信号后决定接下来是发送一组新的数据还是终止发送。

时序分析

空闲状态

SDA和SCL同时为高电平时,总线处于空闲状态

起始信号与停止信号

起始信号:SCL为高电平时,SDA电平发生高到低的跳变
停止信号:SCL为高电平时,SDA电平发生低到高的跳变

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应答信号

发送器每发送完一个字节(8个脉冲),在第9个脉冲间释放总线,接收器返回一个ACK信号,协议规定,低电平为有效应答,高电平为无效应答。

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数据有效性

时钟信号为高电平期间,数据必须保持稳定,时钟信号低电平期间,数据线上的电平才允许变化。

也就是说,数据在时钟信号到来前必须准备好,并保持到时钟信号的下降沿之后。

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数据传输

I2C为同步传输,时钟控制数据位的传输,边沿触发。

### IIC通信协议概述 IIC(Inter-Integrated Circuit),即内部集成电路总线,是一种同步串行通信协议,由Philips公司开发。该协议允许多个器件通过两条信号线进行全双工通信:一条用于发送时钟脉冲(SCL),另一条负责数据传输(SDA)。这种设计简化了硬件连接并减少了所需的引脚数量[^1]。 #### 协议工作原理 在IIC通信过程中,主机控制着整个会话流程,包括启动条件、停止条件以及设置时钟频率等操作。当需要发起一次新的通讯时,主机会先发出起始位通知从机准备接收命令;接着传送地址信息指明目标节点身份;随后依据具体需求执行读写动作直至结束标志的到来表示此次交互完成[^2]。 对于每字节的数据交换,在第9个周期内还需要附加确认应答机制来确保双方已经成功接收到消息内容。如果接收方能够正常处理,则拉低SDA电平作为回应;反之则保持高阻态不变以告知对方存在错误情况发生[^3]。 ```cpp // C++代码示例展示简单的IIC写入函数 void iic_write(uint8_t deviceAddress, uint8_t registerAddress, uint8_t data){ start_condition(); // 发送开始条件 send_byte(deviceAddress << 1 | WRITE); // 发送设备地址加上写指令 wait_for_acknowledge(); // 等待ACK响应 send_byte(registerAddress); // 发送寄存器地址 wait_for_acknowledge(); send_byte(data); // 发送要写入的数据 wait_for_acknowledge(); stop_condition(); // 结束本次通信 } ``` #### 应用场景分析 得益于其简洁性和灵活性特点,IIC广泛存在于各类电子产品之中: - **传感器模块**:如温度湿度计、加速度陀螺仪组合单元等; - **存储装置**:EEPROM、Flash Memory等非易失性记忆体组件; - **实时时钟RTC电路板卡**:提供精准的时间基准服务给其他外围设施使用; - **显示驱动屏控制器**:LCD/OLED显示屏背后的逻辑运算核心部分往往也采用此方式实现与MCU之间的联系。
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