IIC通信基础

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已于 2024-09-13 17:01:46 修改

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文章标签：单片机嵌入式硬件信息与通信

于 2024-08-31 08:00:00 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/aElect/article/details/141714285

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一、IIC 简介

IIC(全称Inter-Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，它是由数据线 SDA 和时钟线SCL构成的串行总线。

#注意：IIC通信有软件方式和硬件方式之分，软件IIC是一种通过软件模拟IIC通信协议的技术，它不依赖于硬件IIC外设，而是使用GPIO引脚来实现IIC通信的时序和信号，需要通过编程来模拟IIC信号，也就是说软件IIC需要用两个GPIO引脚来分别模拟SCL线和SDA线的时序和信号。硬件IIC则是指微控制器或处理器内部已集成IIC通信模块，它由专用的硬件电路组成，可以自动处理IIC通信的时序和信号，二者主要区别在于实现方式。

IIC总线的特点

①总线由数据线 SDA和时钟线 SCL构成，SDA用来传输数据，SCL用来同步数据收发。

②总线上每一个器件都有一个唯一的地址识别，只需要知道器件的地址，根据时序就可以实现微控制器与器件之间的通信。

③数据线 SDA 和时钟线 SCL 都是双向线路，都通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电压，所以当总线空闲的时候，这两条线路都是高电平。

④总线上数据的传输速率在标准模式下可达 100kbit/s 在快速模式下可达 400kbit/s，在高速模式下可达 3.4Mbit/s。

⑤总线支持多设备连接。在使用 IIC 通信总线时，可以有多个具备 IIC通信能力的设备挂载在上面，同时支持多个主机和多个从机，连接到总线的接口数量只由总线电容400pF 的限制决定。IIC总线挂载多个器件的示意图如下所示：

二、IIC 总线协议

IIC总线时序图如下所示：

① 起始信号：当 SCL 为高电平期间，SDA 由高到低的跳变。

起始信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。该信号由主机发出，在起始信号产生后，总线就处于被占用状态，准备数据传输。

② 停止信号：当 SCL 为高电平期间，SDA 由低到高的跳变。

停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。该信号由主机发出，在停止信号发出后，总线就处于空闲状态。

③ 应答信号：发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲 9 期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。

应答信号为低电平时，规定为有效应答位（ACK 简称应答位），表示接收器已经成功地接收了该字节；应答信号为高电平时，规定为非应答位（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。观察上图标号③就可以发现，有效应答的要求是从机在第 9 个时钟脉冲之前的低电平期间将 SDA 线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。如果接收器是主机，则在它收到最后一个字节后，发送一个NACK 信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放 SDA 线，以便主机接收器发送一个停止信号。