硬件基础知识--IIC

一、IIC主要特点：

1、IIC(Inter－Integrated Circuit)是两线式串行总线，多用于主控制器和从器件间的主从通信，在小数据量场合使用，传输距离短。支持不同速率的通讯速度，● 标准模式(100kHZ)，● 快速模式（400kHZ），● 高速模式（3.4MHz）。

2、IIC是半双工，而不是全双工 ，同一时间只可以单向通信。

（I2C通信方式为半双工，只有一根SDA线同一时间只可以单向通信，485也为半双工，SPI和uart通信为全双工。）

3、SCL和SDA都需要接上拉电阻 (大小由速度和容性负载决定一般在3.3K-10K之间) 保证数据的稳定性，减少干扰。为了避免总线信号的混乱，IIC的空闲状态只能有外部上拉，使SDA和SCL线都保持高电平。 而此时空闲设备被拉到了高阻态，也就是相当于断路， 整个IIC总线只有开启了的设备才会正常进行通信，而不会干扰到其他设备。

4、IIC一共有只有两个总线： 一条是双向的串行数据线SDA，一条是串行时钟线SCL：

SDA(Serial data)是数据线，D代表Data也就是数据，Send Data 也就是用来传输数据的；

SCL(Serial clock line)是时钟线，C代表Clock 也就是时钟，也就是控制数据发送的时序的。

5、IIC器件地址：每一个IIC器件都有一个器件地址，有的器件地址在出厂时地址就设定好了，来确保不同设备之间访问的准确性。

6、IIC总线理论最多可以挂载128个设备。IIC总线最多可以挂多少个设备由IIC地址决定，8位地址，减去1位广播地址，是7位地址，2^7=128，但是地址0x00不用，那就是127个地址， 所以理论上可以挂127个从器件。但是规定了总线电容不能超过400pF，实际设计中经验值大概是不超过8个器件。

二、IIC总线相关问答：

Q1、为什么要使用俩条信号线？

答：节省资源。

Q2、为什么SCL时钟线由主设备控制？

答：进行通信的主动权是掌握在主机手中。

Q3、为什么SDA是双向串行数据线？

答：因为设备和设备之间要通信，交换数据。

Q4、为什么通过设备号区分？

答：因为主设备发送数据是全部从设备都接收到了，就要通过一个特殊的id来区分，一般是厂家设置。

Q5、上拉电阻的作用？

答：避免数据冲突，如果主设备和从设备同时输出高电平，造成短路。空闲时，电平也会自动拉高。

三、IIC总线协议

主机发送起始信号        →        发送需要通信的从设备地址        →        读写信息        →        等待应答（ACK）        →       主机发送停止信号。

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1、起始信号：scl高电平时，sda从高电平向低电平跳变。

2、停止信号：scl高电平时，sda从低电平向高电平跳变。

3、只有scl为高电平，sda的数据才有效。

4、读数据时：sda会被主机释放掉，由从机控制sda，主机通过sda接收数据；

      写数据时：sda由主机控制，从机通过sda接收；iic的设备地址有7位和11位。

5、响应，不管是主机和从机接收到数据都要发送应答，为了信号的完整性。有发送应答ack和发送非应答nack，接收到nack会停止数据发送。比如在主机发送完数据后，从机会立马得到sda的控制权，0是应答，1是非应答。

四、软件IIC和硬件IIC的区别

1、软件IIC

软件IIC是指使用MCU的通用GPIO引脚模拟IIC通信协议的方式，输出IIC时序。

好处：不用依赖硬件资源，灵活，操作简单。

坏处：

①占用MCU资源：由于IIC通信需要由CPU通过GPIO引脚进行模拟，因此CPU的负载较大；

②通信速率低：由于GPIO引脚的性能限制，软件IIC通常不能支持和硬件IIC一样高的通信速率。

2、硬件IIC

硬件IIC是指使用微控制器（MCU）内部集成的IIC模块进行通信的方式。这种方式的优点在于，由于IIC通信由硬件模块自动完成，因此CPU的负载较小，可以同时处理其他任务。此外，硬件IIC通常能够支持更高的通信速率。

待补充。。。。。。