嵌入式开发板硬件操作入门学习10——IIC总线信号实现

1、IIC总线简介

IIC（Inter-Integrated Circuit）总线是Philips公司在八十年代初推出的一种串行、半双工总线主要用于近距离、低速的芯片之间的通信；IIC总线有两根双向的信号线一根数据线SDA用于收发数据，一根时钟线SCL用于通信双方时钟的同步；IIC总线硬件结构简单，成本较低，因此在各个领域得到了广泛的应用。

• IIC总线是一种多主机总线，连接在IIC总线上的器件分为主机和从机，主机有权发起和结束一次通信，而从机只能被主机呼叫；
• 当总线上有多个主机同时启用总线时，IIC也具备冲突检测和仲裁的功能来防止错误产生；
• 每个连接到IIC总线上的器件都有一个唯一的地址(7bit)，且每个器件都可以作为主机也可以作为从机（同一时刻只能有一个主机），总线上的器件增加和删除不影响其他器件正常工作；
• IIC总线在通信时总线上发送数据的器件为发送器，接收数据的器件为接收器；
  

2、IIC总线通信过程

• 1、主机发送起始信号启用总线
• 2、主机发送一个字节数据指明从机地址和后续字节的传送方向
• 3、被寻址的从机 发送应答信号回应主机
• 4、发送器发送一个字节数据
• 5、 接收器发送应答信号回应发送器
• 6、 … … （循环步骤4、5）
• n、通信完成后主机发送停止信号释放总线

起始信号 --> 一个字节数据(从机地址和传送方向) --> 应答信号 --> 一个字节的数据（DATA） --> 应答信号 --> … --> 停止信号

3、IIC总线寻址方式

• IIC总线上传送的数据是广义的，既包括地址，又包括真正的数据；
• 主机在发送起始信号后必须先发送一个字节的数据，该数据的高7位为从机地址，最低位表示后续字节的传送方向，'0’表示主机发送数据，'1’表示主机接收数据；
• 总线上所有的从机接收到该字节数据后都将这7位地址与自己的地址进行比较，如果相同，则认为自己被主机寻址，然后再根据第8位将自己定为发送器或接收器
  

4、起始信号和停止信号

• SCL为高电平时，SDA由高变低表示起始信号；
• SCL为高电平时，SDA由低变高表示停止信号；
• 起始信号和停止信号都是由主机发出，起始信号产生后总线处于占用状态，停止信号产生后总线处于空闲状态。
  

5、字节传送与应答

IIC总线通信时每个字节为8位长度，数据传送时，先传送最高位，后传送低位，发送器发送完一个字节数据后接收器必须发送1位应答位来回应发送器即一帧共有9位。

6、同步信号

IIC总线在进行数据传送时，时钟线SCL为低电平期间发送器向数据线上发送一位数据，在此期间数据线上的信号允许发生变化，时钟线SCL为高电平期间接收器从数据线上读取一位数据，在此期间数据线上的信号不允许发生变化，必须保持稳定。

7、典型IIC时序

7.1 主机向从机发送数据

7.2 从机向主机发送数据

注：阴影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分则表示数据由从机向主机传送；A表示应答， A非表示非应答，S表示起始信号，P表示终止信号。

7.3 主机先向从机发送数据，然后从机再向主机发送数据

注：阴影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分则表示数据由从机向主机传送；A表示应答， A非表示非应答，S表示起始信号，P表示终止信号