IIC通讯协议的学习与理解

IIC总线是一种串行数据总线，由两条线组成，其中一条双向SDA;负责数据的读与写，另一条是时钟线SCL。

在硬件物理结构上面,IIC总线有如下特点：

1.SDA、SCL均为漏极开路结构(OD)，只能输出低电平，所以必须接有外部上拉电阻，常见的阻值与电压对应关系是

1.8V(1.8K)、3.3V(4.7K)、5V(10k）,所以在总线空闲时，两根线均为高电平。而IIC总线支持多主机多从机的结构又使

得在总线上各器件的SCL和SDA都是线“与”的关系。

主机和从机都可以传输数据，但从机不能主动发起传输，必须依靠主机的时序指令来进行硬件触发。即从设备是受到主设备控制的。

一、协议

空闲状态：空闲状态时的I2C总线，两根线均上拉后处于高电平，规定为总线的空闲状态。内部的场效应管处于截止状态、

起始信号：当SCL为高电平期间，SDA发生由高往低的跳变，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为高电平期间，SDA发生由低到高的跳变，停止信号也是一种电平跳变时序信号。

因为IIC的起始和停止信号都是在SCL为高电平时SDA进行变化而实现的，所以IIC在传输数据即SDA的电平变化只能在SCL为低电平时才能进行，否则会被误判为起始或停止信号。

二、协议时序图

写时序：

1.起始信号：SCL置高,SDA产生一个下降沿。进入数据传输状态。

2.数据传输：将SCL置低，从最高位开始传输字节的每一位，然后拉高SCL，完成该位数据的传输，一旦SCL处于高电平，SDA上面的数据必须保持稳定，如果有跳变就会成为起始信号或者停止信号发生错误。

3.一个字节数据传输完毕时，主机释放总线，读取SDA线上的信息来获得应答信号。成功读取到SDA线上被拉低，则说明数据传输成功，否则表示无应答，即失败。

4.停止信号：SCL置高，SDA产生一个上升沿，结束此次传输

。

通讯过程：主机发起开始信号 --> 主机发送一个命令字节（一般由7位器件地址和1位读写位R/W组成，=0是为写） --> 从机

                 收到命令字节后回馈应答信号ACK(ACK = 0) --> 主机收到应答信号后开始发送第一个字节数据 --> 从机收到数据后

                 返回一个应答信号ACK --> 主机收到应答信号后发送下一个数据 --> 当主机发送最后一个字节数据并且接受到从机的ACK应答信号后，通过向从机发送一个停止信号结束本次通信并释放总线，从机收到停止信号后也退出与主机之间的通信。

读时序：

主机发送启动信号 --> 主机发送第一个命令字节(R/W=1) --> 从机接收到地址字节后，返回一个应答信号并向主机发送数据 --> 主机收到数据后向从机反馈一个应答信号 --> 从机收到应答信号后发送下一个数据 --> 主机完成所有数据接收发送一个非应答信号(ACK = 1) --> 从机接收到ACK = 1的非应答信号后停止发送数据 --> 主机发送非应答信号后，再发送一个停止信号，释放总线结束通信。