IIC协议

1. 概述

IIC（Inter-Integrated Circuit），集成电路总线。
（1）工作特点：

　　1）同步串行；
　　2）半双工；
　　3）主/从模式（支持一主多从）；
　　4）应答通信机制；
　　5）传输速率：标准模式（100 kbps）、快速模式（400 kbps）和高速模式（3.4 Mbps）。

PS：通过调整时钟频率，可更改IIC传输速率；传输速率还跟IIC引脚所接的上拉电阻的阻值有关。

（2）应用场景：

IIC适用于近距离、低速器件间的通信；主要应用于字节设备，譬如触摸屏、一些传感器芯片等。

（3）标准硬件接口：

　　1）SCL：时钟信号线，由主设备产生；
　　2）SDA：数据信号线。

2. 通信时序

（1）IIC总线物理拓扑结构

（2）空闲状态：SDA和SCL同时处于高电平状态。

（3）起始信号、停止信号

　　1）起始信号（START）：当SCL为高期间，SDA由高到低的跳变；

　　2）停止信号（STOP）：当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变。

PS：起始信号和停止信号是一种电平跳变时序信号，而不是一个电平信号。

（4）应答信号、非应答信号

发送方每发送一个字节，在第9个时钟脉冲期间释放总线，由接收方反馈一个应答信号。若发送方接收应答信号超时，则表明此次数据传输无效。

　　1）应答信号（ACK）：接收方在第9个时钟脉冲之前的低电平期间，将SDA拉低，并确保其在该时钟脉冲的高电平期间处于稳定的低电平状态；

　　2）非应答信号（NACK）：接收方在第9个时钟脉冲期间，SDA保持稳定的高电平状态。

PS：当主设备作为接收方，在其接收完最后一个字节后，主设备应当发送一个NACK信号，以通知从设备停止发送数据，最后主设备再发送STOP信号至从设备。

（5）数据传输

IIC总线上传输的数据的每一个Bit都与一个时钟脉冲相对应。在时钟信号SCL的配合下，SDA串行传送每一个Bit。

IIC总线的数据传输，需满足以下两个条件：

　　1）IIC总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定；只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化；

　　2）SDA上数据位的传输是边沿触发的，即数据位在SCL的上升沿被打入设备；所以SDA必须在SCL的上升沿之前，保持稳定。

3. IIC总线操作

（1）字节写
（2）字节读
（3）页写
（4）页读

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. 调试技巧

（1）IIC协议的数据传输在低速率下较稳定，在低速率模式下调试成功后，再提高其通信速率；

（2）在从设备地址不可知情况下，可从0至地址最高值遍历地写入从设备，直至收到从设备发送的ACK信号，即可确定从设备的地址；

（3）IIC的SCL、SDA信号引脚必须接上拉电阻，芯片内置上拉电阻可能无效；

（4）不同的从设备的IIC总线特性存在差别，如通信速率、高电平保持时间等；调试时需根据从设备的特性调整IIC时序。