IIC

Inter-Integrated Circuit

I2C(IIC)属于两线式串行总线,由飞利浦公司开发用于微控制器(MCU)和外围设备(从设备)进行通信的一种总线,属于一主多从(一个主设备(Master),多个从设备(Slave))的总线结构,总线上的每个设备都有一个特定的设备地址,以区分同一I2C总线上的其他设备。

与SPI的单主设备不同,IIC 是多主设备的总线,IIC没有物理的芯片选择信号线,没有仲裁逻辑电路,只使用两条信号线—— ‘serial data’ (SDA) 和 ‘serial clock’ (SCL)。IIC协议规定:

  • 第一,每一支IIC设备都有一个唯一的七位设备地址;
  • 第二,数据帧大小为8位的字节;
  • 第三,数据(帧)中的某些数据位用于控制通信的开始、停止、方向(读写)和应答机制。

IIC 数据传输速率有标准模式(100 kbps)、快速模式(400 kbps)和高速模式(3.4 Mbps),另外一些变种实现了低速模式(10 kbps)和快速+模式(1 Mbps)。

物理实现上,IIC 总线由两根信号线和一根地线组成,两根信号线都是双向传输的。

主设备与从设备的一般通信过程

一. 主设备给从设备发送/写入数据:

1. 主设备发送起始(START)信号
2. 主设备发送设备地址到从设备
3. 等待从设备响应(ACK)
4. 主设备发送数据到从设备,一般发送的每个字节数据后会跟着等待接收来自从设备的响应(ACK)
5. 数据发送完毕,主设备发送停止(STOP)信号终止传输

二. 主设备从从设备接收/读取数据

1. 设备发送起始(START)信号
2. 主设备发送设备地址到从设备
3. 等待从设备响应(ACK)
4. 主设备接收来自从设备的数据,一般接收的每个字节数据后会跟着向从设备发送一个响应(ACK)
5. 一般接收到最后一个数据后会发送一个无效响应(NACK),然后主设备发送停止(STOP)信号终止传输

注:具体通信过程需视具体时序图而定

通信协议

 

0)IIC总线必须上拉电阻,默认电平都是高电平。 

1)从设备地址,高位先发送,共7位,补充一位读写位,读高电平,写低电平。默认电平是读电平(高电平),防止误写。

2)正确响应是低电平,错误响应或无响应是高电平,防止误判(或误响应)。

3)起始信号和结束信号都由主设备发起。起始信号:SCL保持高电平,SDA由高变到低。结束信号:SCL保持高电平,SDA由低变高。

4)时钟信号SCL为高电平期间,数据线SDA上的数据必须保持稳定。数据位:SCL低电平变化。控制位(起始和停止):SCL高电平变化。

10位设备地址

任何IIC设备都有一个7位地址,理论上,现实中只能有127种不同的IIC设备。实际上,已有IIC的设备种类远远多于这个限制,在一条总线上出现相同的地址的IIC设备的概率相当高。为了突破这个限制,很多设备使用了双重地址——7位地址加引脚地址(external configuration pins)。IIC 标准也预知了这种限制,提出10位的地址方案。

10位的地址方案对 IIC协议的影响有两点:

  • 第一,地址帧为两个字节长,原来的是一个字节;
  • 第二,第一个字节前五位最高有效位用作10位地址标识,约定是“11110”。

除了10位地址标识,标准还预留了一些地址码用作其它用途,如下表:

 

参考:

1. 史上讲得最清楚的I2C和SPI总线协议

2. IIC通信协议,搞懂这篇就够了

posted @ 2016-11-27 23:15  yuxi_o  阅读(1101)  评论(0编辑  收藏  举报