IIC总线 简介

• IIC（Inter-Integrated Circuit）：它是一种串行同步半双工总线，使用多主多从架构。由PHILIPS公司在1980年代为了让主板、嵌入式系统或手机连接低速周边设备而发展。IIC硬件结构简单，接口连接方便，成本低，因此应用很广。

• I2C总线为两线制：即有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。

• 所有设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。
  注：
  SDA：串行数据线
  SCL：串行时钟线

• 在 CPU 与被控 IC 之间、IC 与 IC 之间进行双向传送数据，高速 IIC 总线一般可达 400kbps 以上。用IIC通信的芯片最常用的就是EEPROM芯片，如Atmel的AT24CXX系列。IC：集成电路设备
  eg：单片机内部两个芯片间通信、单片机CPU和一些传感器之间通信

IIC总线 -硬件连接

上拉电阻的作用是保持SDA和SCL在空闲状态下时为高电平状态。一般Rp = 4.7k
IIC总线硬件由SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)及上拉电阻组成。通信原理是通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制，来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递。在总线空闲状态时，这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高，保持着高电平。

• IIC总线是具有多主多从的系统总线可裁决功能的高性能串行总线。(多主机用的比较少，基本上都是一个主机挂载多个从机设备)
  主机：主动发起接收和发送数据(CPU)
  从机：被动的接收和发送数据为从机

• 怎么区分主机和哪一个从机通信？
  每一个接到IIC总线上的器件都会分配一个唯一的地址；主机和其他从机器件在数据传输时通过此地址进行通信；不区分主机、从机，发送数据的设备是发送器，接收数据的设备是接收器

IIC -总线特征

I2C总线上的每一个设备都可以作为主设备或者从设备，而且每一个设备都会对应一个唯一的地址(地址通过物理接地或者拉高，可以从I2C器件的数据手册得知，如TVP5158芯片，7位地址依次bit6~bit0:x101 1xxx, 最低三位可配，如果全部物理接地，则该设备地址为0x58, 而之所以7bit因为1个bit要代表方向，主向从和从向主)，主从设备之间就通过这个地址来确定与哪个器件进行通信，在通常的应用中，我们把CPU带I2C总线接口的模块作为主设备，把挂接在总线上的其他设备都作为从设备。
I2C总线上可挂接的设备数量受总线的最大电容400pF 限制，如果所挂接的是相同型号的器件，则还受器件地址位的限制。
I2C总线数据传输速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s。一般通过I2C总线接口可编程时钟来实现传输速率的调整，同时也跟所接的上拉电阻的阻值有关。
I2C总线上的主设备与从设备之间以字节(8位)为单位进行双向的数据传输。

IIC总线 -通信协议

• 起始信号
• 终止信号
• 应答和非应答信号：非应答信号是延时一段时间默认位非应答信号
• 数据

起始信号和终止信号

（1）I2C协议规定，总线上数据的传输必须以一个起始信号作为开始条件，以一个结束信号作为传输的停止条件。起始和结束信号总是由主设备产生，即意味着从设备不可以主动通信，所有的通信都是从主设备发起的，主机可以发出询问的command，然后等待从机设备的通信。

（2）起始和结束信号的产生条件：总线在空闲状态时，SCL和SDA默认都是保持着高电平状态。

• 当SCL为高电平时，SDA电平状态发生由高到低的跳变，产生一个下降沿：起始信号；
• 当SCL为高电平时，SDA由低到高的跳变，产生一个上升沿：终止信号。

（3）在起始条件产生后，总线处于忙状态：即本次数据传输的总线由主、从设备独占，其他IIC器件此时无法访问总线；而在停止条件产生后，本次数据传输的主、从设备将总线释放，总线再次处于空闲状态。
起始和终止信号如图所示：

数据传输过程：SCL高电平读数据，低电平写数据

数据传输以字节为单位。在SCL线上产生每个时钟脉冲的过程中，主设备将在SDA线上传输一个数据位，当一个字节的数据按数据位从高到低的顺序传输完后，紧接着从设备将拉低SDA线，回传给主设备一个应答位(应答信号)， 此时才认为一个字节真正的被传输完成。
当然，并不是所有的字节传输都必须有一个应答位，比如：当从设备不能再接收到主设备发送的数据时，从设备将回传一个非应答位。数据传输的过程如图所示：



I2C总线上的每一个设备都对应一个唯一的地址，主从设备之间的数据传输是建立在地址的基础上，也就是说，主设备在传输有效数据之前要先指定从设备的地址，地址指定的过程和上面数据传输的过程一样，只不过大多数从设备的地址是7位的，然后协议规定再给地址添加一个最低位用来表示接下来数据传输的方向，0表示主设备向从设备写数据，1表示主设备向从设备读数据。向指定设备发送数据的格式如图所示：(每一最小包数据由9bit组成，8bit内容+1bit ACK, 如果是地址数据，则8bit包含1bit方向)

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IIC -寻址