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