萌新的51之旅——IIC(1)

本文深入探讨了IIC总线的组成与工作原理,详细解释了其数据传输机制,包括数据位的有效性、起始与终止信号,以及字节传送与应答过程。此外,还介绍了IIC总线在多主机系统中的应用,以及如何通过总线仲裁解决冲突。

一,IIC串行总线的组成及工作原理
采用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简化,系统的体积更小,可靠性更高。同时,系统的更改和扩充将更加简化。
常用的串行扩展总线根据我所探索的有IIC总线,单总线,SPI总线等一系列的总线。
IIC总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线,是具备多主机系统所需的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。
IIC总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA,另一根是时钟线SCL。
如下图所示:
在这里插入图片描述

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。连到总线上的任意器件输出的低电平,都将使总线的信号变低,所以说器件之间的SDA及SCL都是线“与”关系。
每个接到IIC总线上的器件都有唯一的地址。主机与其他器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其他的器件,这是主机则是发送器,由总线上接收数据的器件则为接收器。
在多主机的系统中,可能同时又几个主机企图启动总线传输数据。为了避免混乱,IIC总线要通过总线仲裁,以决定由哪一台主机控制总线。
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二,IIC总线的数据传送
1,数据位的有效性规定
IIC总线进行数据的传输时,时钟信号为高电平期间,数据线上的数据必须保持稳定,只有在时钟线上的信号为低电平期间,数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。
2,起始信号和终止信号
SCL线为高电平期间,SDA线由高电平向低电平的变化表示终止信号。
起始和终止信号都是由主机发出的,在起始信号产生后,总线就处于空闲状态。
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。
接收器件收到一个完整的数据字节后,有可能需要完成一些其他的操作,如处理内部的中断服务等,可能无法立刻接受下一个字节,这时接收器件可以将SCL线拉成低电平,从而使主机处于等待状态。直到接收器件准备好接收下一个字节时,再释放SCL线使之为高电平,从而数据传送可以继续进行。
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三,数据传送格式
1,字节传送与应答
每一个字节必须保证是八位长度。数据传送时,先传送最高位,每一个传送数据后面都必须跟着一个应答位。

由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时,它必须将数据线置于高电平,而由主机产生一个终止信号以结束总线的数据传输。
如果从机对主机进行了应答,但在数据传送一段时间后无法继续接受更多地数据时,从机可以通过对无法接受的第一个数据字节非应答

2,数据格式
IIC总线上传送的数据信号是广义的,既包括地址又包括信号,即地址信号和数据信号。
以下有几种数据信号的组合格式
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本次我们就先分享到这里,以后我们再接着分享。

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