IIC时序基础

IIC总线时序基础

概要

IIC: Inter-Integrated circuit 集成电路总线，串行通信，由两根线组成：数据线（SDA），时钟线（SCL）。Open-Drain 结构需接上拉电阻。具有线"与"的逻辑功能，只要一个节点发送低电平，总线上就表现为低电平，所有节点为高才表现高。速度较慢一般为100Kh或者400Khz。

IIC总线地址

常用的的地址结构为7bit+1bit(R/W)。bit0=0 为写，bit0=1 为读。

IIC总线状态

• 空闲：SCL,SDA都为高；
• 启动(Start)：SCL为高时，SDA由高向低跳变；
• 停止(Stop)：SCL为高时，SDA由低向高跳变；
• 数据传输：SDA的每一位信息状态改变只能发生在SCL低电平期间，即低电平变化高电平读取
• 应答：主机箱从机发送数据，每发送8bit就将SDA置1，从机正确收到就会将SDA置0，表示ACK，所以应答信号是从机将主机拉低；

IIC 时序图

• 启动(start)信号
  

// 起始条件
void I2C_Start() {
    SDA = 1;  // SDA 高电平
    SCL = 1;  // SCL 高电平
    I2C_Delay();
    SDA = 0;  // SDA 拉低，产生起始条件
    I2C_Delay();
    SCL = 0;  // SCL 拉低，准备发送数据
}

• 停止(Stop)
  

// 停止条件
void I2C_Stop() {
    SDA = 0;  // SDA 低电平
    SCL = 1;  // SCL 高电平
    I2C_Delay();
    SDA = 1;  // SDA 拉高，产生停止条件
    I2C_Delay();
}

• 数据传输

// 发送一个字节
void I2C_SendByte(uchar dat) {
    uchar i;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        SDA = (dat & 0x80) >> 7;  // 从最高位开始发送
        dat <<= 1;                // 左移一位
        SCL = 1;                  // SCL 高电平
        I2C_Delay();
        SCL = 0;                  // SCL 拉低
        I2C_Delay();
    }
    SDA = 1;  // 释放 SDA，准备接收应答
｝

// 接收一个字节
uchar I2C_ReadByte() {
    uchar i, dat = 0;
    SDA = 1;  // 释放 SDA，准备接收数据
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        SCL = 1;                  // SCL 高电平
        I2C_Delay();
        dat <<= 1;                // 左移一位
        dat |= SDA;               // 读取 SDA 状态
        SCL = 0;                  // SCL 拉低
        I2C_Delay();
    }
    return dat;
}

• 应答

// 发送应答信号
void I2C_Ack() {
    SDA = 0;  // SDA 拉低，表示应答
    SCL = 1;  // SCL 高电平
    I2C_Delay();
    SCL = 0;  // SCL 拉低，继续通信
    SDA = 1;  // SDA 释放
}

// 发送非应答信号
void I2C_NAck() {
    SDA = 1;  // SDA 保持高电平，表示非应答
    SCL = 1;  // SCL 高电平
    I2C_Delay();
    SCL = 0;  // SCL 拉低，继续通信
}

IIC时序逻辑

• 写入从机
  数据传输时，时钟信号为高电平，数据要稳定
  时钟信号为低电平，数据才允许发生变化
  1、主机发送"start"信号+1字节的从机器件地址，等待从机回发"ACK"信号；
  2、主机收到从机"ACK"信号，发生1字节的寄存器地址，等待从机回发"ACK"信号；
  3、主机收到从机"ACK"信号，发生1字节的数据，等待从机回发"ACK"信号；
  4、主机发送"stop"信号。

• 读取从机
  1、主机发送"start"信号+1字节的从机器件地址，等待从机回发"ACK"信号；
  2、主机收到从机"ACK"信号，发生1字节的寄存器地址，等待从机回发"ACK"信号；
  3、主机收到从机"ACK"信号，发送"stop"信号；
  4、主机发送"start"信号+1字节的从机器件地址，此时从机地址的bit0要置1变长读操作，等待从机回发"ACK"信号；
  5、主机收到从机"ACK"信号，发生1字节的clk，同时从机发出SDA数据；
  6、值得注意的是，读取停止的行为是由主机发出"NACK"控制，主机认为读取结束了就拉高SDA；
  7、主机发送"stop"信号。

小结

IIC因一个主机可以控制多个从机且每个从机互不干扰，同时具备握手功能，所以应用十分广泛。