IIC协议

WWMMWWMM_

于 2024-11-29 14:45:25 发布

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文章标签：单片机嵌入式硬件

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一、IIC通信简介

1.IIC总线有两根双向信号线，一根是时钟线SCL，另一根是数据线SDA。

2.IIC总线上所有器件的SDA、SCL引脚输出驱动都为开漏结构，通过外接上拉电阻实现总线上所有节点SDA、SCL信号的线与逻辑关系；

3.总线上的所有设备通过软件寻址且具有唯一的地址

4.主从关系。从设备不能主动发起传输，其传输是受到主设备控制的。所以主机读取从机时，需先由主机向从机发读命令，然后从机发送数据到主机。

二、工作时序

1.START与STOP条件

与主设备的IIC通信由主设备发送START条件启动，并由主设备发送STOP条件终止。当SCL为高电平时，SDA线上由高到低的转换定义了START条件。当SCL为高电平时，SDA线上由低到高的转换定义了STOP条件。

2.数据有效性

在SCL的每个时钟脉冲期间传输一个数据位，一个字节由SDA线上的8位组成。字节可以是器件地址，寄存器地址，也可以是写入从器件或从器件读取的数据。数据首先传输最高位（MSB）。在START和STOP条件之间，可以从主向从传输任意数量的数据字节。SDA线上的数据必须在时钟周期的高电平期间保持稳定，因为当SCL为高电平时数据线的变化被解释为控制命令（START和STOP）。其中ACK为应答位。

3. 重复开始信号

重复开始信号（ReSTART/Sr）： 在结束时不给出STOP信号，而以一个时钟周期内再次给出开始信号作为替代

4.应答信号

协议规定数据传输过程必须包含应答（ACK）。接收器通过应答告知发送的字节已被成功接收，之后发送器可以进行下一个字节的传输。主机产生数据传输过程中的所有时钟，包括用于应答的第9个时钟。发送器在应答时钟周期内释放对SDA总线的控制，这样接收器可以通过将SDA线拉低告知发送器：数据已被成功接收。
应答信号分为两种：
1）当第9位(应答位)为低电平时，为 ACK （Acknowledge）信号
2）当第9位(应答位)为高电平时，为 NACK（Not Acknowledge）信号
主机发送数据，从机接收时，ACK信号由从机发出。当在SCL第9位时钟高电平信号期间，如果SDA仍然保持高电平，则主机可以直接产生STOP条件终止以后的传输或者继续ReSTART开始一个新的传输
从机发送数据，主机读取数据时，ACK信号由主机给出。主机响应ACK表示还需要再接收数据，而当主机接收完想要的数据后，通过发送NACK告诉从机读取数据结束、释放总线。随后主机发送STOP命令，将总线释放，结束读操作。

三、一般过程

主设备想要向从设备发送数据：

1.主发送器发送START条件并寻址从接收器‘

2.主发送器将数据发送到从接收器

3.主发送器以STOP条件终止传输

主设备想要从从设备接收/读取数据：

1.主发送器发送START条件并寻址从接收器‘

2.主发送器发送请求读取的寄存器

3.主发送器从从发送器接收数据

4.主发送器以STOP条件终止传输

四、IIC模块代码

#define DELAY_TIME 5

/** 定义IIC总线时钟线和数据线 */
sbit scl = P2^0;
sbit sda = P2^1;

/**
* @brief I2C总线中一些必要的延时
*
* @param[in] i - 延时时间调整
* @return none
*/
void i2c_delay(unsigned char i)
{
    do
    {
        _nop_();	
    }
    while(i--);        
}

/**
* @brief 产生IIC总线启动条件
*
* @param[in] none
* @param[out] none
* @return none
*/
void i2c_start(void)
{
    sda = 1;
    scl = 1;
    i2c_delay(DELAY_TIME);
    sda = 0;
    i2c_delay(DELAY_TIME);
    scl = 0;    
}

/**
* @brief 产生IIC总线停止条件
*
* @param[in] none
* @param[out] none.
* @return none
*/
void i2c_stop(void)
{
    sda = 0;
    scl = 1;
    i2c_delay(DELAY_TIME);
    sda = 1;
    i2c_delay(DELAY_TIME);       
}

/**
* @brief I2C发送一个字节的数据
*
* @param[in] byt - 待发送的字节
* @return none
*/
void i2c_sendbyte(unsigned char byt)
{
    unsigned char i;
//
	EA = 0;   //关闭中断，避免因为中断而影响总线读写的时序，导致读写失败。
    for(i=0; i<8; i++){
        scl = 0;
        i2c_delay(DELAY_TIME);
        if(byt & 0x80){
            sda = 1;
        }
        else{
            sda = 0;
        }
        i2c_delay(DELAY_TIME);
        scl = 1;
        byt <<= 1;
        i2c_delay(DELAY_TIME);
    }
	EA = 1;
//
    scl = 0;  
}

/**
* @brief 等待应答
*
* @param[in] none
* @param[out] none
* @return none
*/
unsigned char i2c_waitack(void)
{
	unsigned char ackbit;
	
    scl = 1;
    i2c_delay(DELAY_TIME);
    ackbit = sda; //while(sda);  //wait ack
    scl = 0;
    i2c_delay(DELAY_TIME);
	
	return ackbit;
}

/**
* @brief I2C接收一个字节的数据
*
* @param[in] none
* @param[out] da
* @return da - 从IIC总线上接收得到数据
*/
unsigned char i2c_receivebyte(void)
{
	unsigned char da;
	unsigned char i;
//
	EA = 0;	
	for(i=0;i<8;i++){   
		scl = 1;
		i2c_delay(DELAY_TIME);
		da <<= 1;
		if(sda) 
			da |= 0x01;
		scl = 0;
		i2c_delay(DELAY_TIME);
	}
	EA = 1;
//
	return da;    
}

/**
* @brief 发送应答
*
* @param[in] ackbit - 设定是否发送应答
* @return - none
*/
void i2c_sendack(unsigned char ackbit)
{
    scl = 0;
    sda = ackbit;  //0：发送应答信号；  1：发送非应答信号
    i2c_delay(DELAY_TIME);
    scl = 1;
    i2c_delay(DELAY_TIME);
    scl = 0; 
	sda = 1;
    i2c_delay(DELAY_TIME);
}