IIC通信笔记
- I2C物理层特点
1、它是一个支持多设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个I2C通讯总线中,可连接多个I2C通讯设备,支持多个通讯主机及多个通讯从机。
2、一个I2C总线只使用两条总线线路,一条双向串行数据线(SDA) ,一条串行时钟线 (SCL)。数据线即用来表示数据,时钟线用于数据收发同步。
3、每个连接到总线的设备都有一个独立的地址,主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。
4、总线通过上拉电阻接到电源。当I2C设备空闲时,会输出高阻态,而当所有设备都空闲,都输出高阻态时,由上拉电阻把总线拉成高电平。
5、多个主机同时使用总线时,为了防止数据冲突,会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。
6、I2C引脚不能使用推挽输出,因为这样的话就相当于将I2C总线直接接电源或者接地了,这是不可以的,所以采用的是开漏输出。
- 空闲状态
I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时,规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态,即释放总线,由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。
起始信号与停止信号
起始信号:当SCL为高期间,SDA由高到低的跳变;启动信号是一种电平跳变时序信号,而不是一个电平信号。
停止信号:当SCL为高期间,SDA由低到高的跳变;停止信号也是一种电平跳变时序信号,而不是一个电平信号。
- 应答信号ACK
发送器每发送一个字节,就在时钟脉冲9期间释放数据线,由接收器反馈一个应答信号。 应答信号为低电平时,规定为有效应答位(ACK简称应答位),表示接收器已经成功地接收了该字节;应答信号为高电平时,规定为非应答位(NACK),一般表示接收器接收该字节没有成功。
对于反馈有效应答位ACK的要求是,接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低(也就是说在第9个脉冲高电平到来之前,应答信号必须把数据线拉低),并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。 如果接收器是主控器,则在它收到最后一个字节后,发送一个NACK信号,以通知被控发送器结束数据发送,并释放SDA线,以便主控接收器发送一个停止信号P。
起始信号是必需的,结束信号和应答信号都可以不要
- 数据有效性
I2C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。
即:数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在在下降沿到来之前必须稳定。
- 数据传输
在I2C总线上传送的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应(或同步控制),即在SCL串行时钟的配合下,在SDA上逐位地串行传送每一位数据。数据位的传输是边沿触发。
SCL为高电平的时候SDA表示的数据有效,即此时的SDA为高电平时表示数据“1”,为低电平时表示数据“0”。
当SCL为低电平时,SDA的数据无效,一般在这个时候SDA进行电平切换,为下一次表示数据做好准备。
- 地址和数据方向
I2C总线上的每个设备都有自己的独立地址,主机发起通讯时,通过SDA信号线发送设备地址(SLAVE_ADDRESS)来查找从机。设备地址可以是7位或10位。
紧跟设备地址的一个数据位R/W用来表示数据传输方向,数据方向位为“1”时表示主机由从机读数据,该位为“0”时表示主机向从机写数据
- 响应
传输时主机产生时钟,在第9个时钟时,数据发送端会释放SDA的控制权,由数据接收端控制SDA,若SDA为高电平,表示非应答信号(NACK),低电平表示应答信号(ACK)。
- 实验
开机的时候先检测 24C02 是否存在,然后在主循环里面用 1 个按键(KEY0)用来执行写入 24C02 的操作,另外一个按键(WK_UP)用来执行读出操作,在 TFTLCD模块上显示相关信息。同时用 DS0提示程序正在运行。
上图为24C02芯片图
将24C02 的 SCL 和 SDA 分别连在 STM32 的 PB6 和 PB7 上 ;
代码
代码主要分为五个步骤:
1.初始化IIC相关的GPIO
2.配置IIC外设的工作模式
3.编写IIC写入EEPROM的Byte write函数
4.编写IIC读取EEPROM的RANDOM Read函数
5.使用read函数及write函数进行读写校验
实验结果