IIC--集成电路总线

目录

一、IIC基础知识

1、设计IIC电路的原因:

2、上拉电阻阻值怎么确定

3、IIC分类

4、IIC协议

二、单片机使用IIC读写数据

[1、 IIC发送一个字节数据:](#1、 IIC发送一个字节数据:)

2、IIC读取一个字节数据:


一、IIC基础知识

1、设计IIC电路的原因:

(1) 双总线接口外设一般要设计成开漏输出,一是防短路;二是做线与逻辑,方便仲裁。

(2) 两个从设备一个拉高,一个拉低,就会造成短路。而开漏输出,有上拉电阻限流,这样都不会造成短路。

(3) 第二个原因,就是多设备通信仲裁需要做线与逻辑,开漏输出能做到,如果用推挽输出做线与就会如上面原因,造成短路。

(4) 其实在IIC通信协议中(对于主设备而言),SCL可以配置为推挽输出,因为只需要输出时钟信号,而SDA除了输出数据信号,同时还需要扫描输入的应答信号,这个时候就需要配置为开漏输出;当然,若将两根线都配置为开漏输出,也没有问题,这个时候两根线都需要配置上拉电阻。

2、上拉电阻阻值怎么确定

需要进一步了解,通过计算出来,上拉电阻会根据从机设备多少而变化;

一般I\O端口的驱动能力在2mA-4mA量级。

(1) 阻值不能过小:

当上拉电阻阻值过小时会导致从VCC输入的电路较大,进而使得MOS管不完全导通(由饱和状态变成放大状态),因为I2C协议规定,端口输出低电平的最高允许值为0.4V,故这样就会使得端口输出的低电平值增大。所以上拉电阻选取时不能低于1KΩ。

(2) 阻值不能过大:

因为上拉电阻和总线电容之间形成了RC,如果电阻过大会导致总线拉高的时间拉长以及输出阻抗的增大,当输出阻抗增大到可以与负载阻抗抗衡时,输出的高电平会因为分压而减少。

综上所述,建议上拉电阻选择使用1.5K2.2K4.7K

3、IIC分类

硬件IIC:芯片里面把IIC的通讯协议通过电路实现了,有专用的IIC引脚,只需要配置下寄存器就能实现IIC通讯;

软件IIC :根据IIC通讯的时序协议,自己找两个引脚,按照IIC协议来比划一下,搞得跟硬件IIC差不多。

4、IIC协议

I2C(Inter-Integrated Circuit)是一种串行通信协议,用于在集成电路之间进行数据传输。下面是I2C协议的时序图:

(1) 启动信号:

主控器将SCL线拉高,然后将SDA线拉高,形成一个启动信号。启动信号标志着一次数据传输的开始。

(2) 地址传输:八位设备地址=7位从机地址+读/写地址

主控器发送一个7位或者10位(一般7位)的设备地址,然后加上一个读/写位(R/W)来选择读取或写入操作。设备地址是要与之通信的设备的唯一标识。

(3) 数据传输:

主控器发送数据字节或接收数据字节。数据字节是要传输的实际数据。

(4) 确认信号:

在每个数据字节传输之后,接收器会发送一个应答(ACK)信号。如果接收器成功接收到数据字节,则发送一个低电平的应答信号。如果接收器无法接收到数据字节,则发送一个高电平的非应答(NACK)信号。

(5) 停止信号:

主控器将SCL线拉高,然后将SDA线拉低,形成一个停止信号。停止信号标志着一次数据传输的结束。

(6)字节从高位到低位传输,标准100k bps,快速 400k bps,超快速 1M bps

二、单片机使用IIC读写数据

1、 IIC发送一个字节数据:

复制代码
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        
    u8 t;   

    SDA_OUT();         

    IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输

    for(t=0;t<8;t++)
    {              
        //IIC_SDA=txd&0x80;   //获取最高位
        //获取数据的最高位,然后数据左移一位
        //如果某位为1,则SDA为1,否则相反

        if(txd&0x80)
            IIC_SDA=1;
        else
            IIC_SDA=0;

        txd<<=1;       

        delay_us(2);   

        IIC_SCL=1;

        delay_us(2);

        IIC_SCL=0;    

        delay_us(2);
    }     
}    

2、IIC读取一个字节数据:

复制代码
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
    unsigned char i,receive=0;

    SDA_IN();        //SDA设置为输入

    for(i=0;i<8;i++ )
    {
        IIC_SCL=0;

        delay_us(2);

        IIC_SCL=1;

        receive<<=1;

        if(READ_SDA)receive++;   

        delay_us(1);
    }  

    if (!ack)
        IIC_NAck();        //发送nACK
    else
        IIC_Ack();         //发送ACK   

    return receive;
}
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