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：

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1.5K、2.2K、4.7K。

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：

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：

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;
}