通信协议(IIC)

本文详细介绍了IIC总线的基本概念,包括其作为一种串行、半双工总线的特点,以及在硬件结构上的简单性和广泛应用。IIC总线通信过程包括起始信号、从机寻址、数据传输和停止信号等步骤,并具备冲突检测和仲裁功能。此外,还阐述了IIC总线的寻址方式,每个设备拥有唯一的7位地址,并可作为主机或从机。同步信号和字节传送与应答机制确保了数据传输的准确。

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一、IIC总线简介

IIC总线式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用于通信双方的时钟同步;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。

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IICz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也具有冲突检测和仲裁的功能来防止错误产生。每个连线到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,接收数据的器件为接收器。

二、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(8位)指明从机地址(7位)和后续字节(1位)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
…… ……(循环步骤4,5)
n.通信完成后主机发送停止信号释放总线。

三、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字节数据后都将这7位地址和自己的地址进行比较,如果相同,则认为自己被主机寻址,然后再根据第八位将自己定义为发送器或接收器。

三、起始信号和停止信号

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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。

四、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,再传送低位,发送器发送完一个字节数据后接收器必须发送一位应答位来回应发送器,即一帧共有9位。
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五、同步信号

IIC总线在进行数据传送时,时钟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。
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六、典型IIC时序

主机向从机发送数据,数据传送方向在整个传送过程中不变:
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注:有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。“从机地址”,指IIC总线上的器件的唯一地址,或者是将要访问从机器件的存储地址空间。

A表示应答, A非表示非应答(高电平)。S表示起始信号,P表示终止信号。

b、主机在第一个字节后,立即从从机读数据。
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c、在传送过程中,当需要改变传送方向时,起始信号和从机地址都被重复产生一次,但两次读/写方向位正好反相。
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这篇文章对iic协议总结的很好

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