入门理解IIC总线

### 入门理解IIC总线 #### 一、IIC总线简介 IIC（Inter-Integrated Circuit）总线是一种双向二线制串行总线，由飞利浦公司在上世纪八十年代发展起来，用于连接微控制器和其他外围设备。这种总线只需要两根线：一根数据线SDA（Serial Data）和一根时钟线SCL（Serial Clock）。通过这两根线，多个设备可以相互通信。 #### 二、IIC总线工作原理 ##### 1. 设备识别 IIC总线上的每个设备都有一个唯一的7位地址。这个地址由硬件固定地址位和可编程地址位组成，使得多个设备可以共享同一条总线而不发生冲突。当IIC总线传输一个特定的地址时，具有该地址的设备会响应，从而实现数据交换。 ##### 2. 通信协议 IIC总线通信遵循一套特定的协议，包括起始信号、终止信号、数据发送与接收等环节。 - **起始信号**：当SCL线保持高电平时，SDA线从高电平变为低电平，这标志着一次新的通信开始。 - **终止信号**：相反地，当SCL线保持高电平时，SDA线从低电平变为高电平，则表示一次通信结束。 - **数据传输**：数据传输过程中，每个比特的传输都需要SCL线的同步。在SCL线高电平期间，SDA线上的数据保持不变；当SCL线变为低电平时，SDA线上的数据可以改变。 ##### 3. 应答机制 在IIC总线中，数据传输完毕后，接收方需要向发送方发送一个应答信号。应答信号是在SCL线高电平期间，SDA线被拉低来表示的。如果SDA线保持高电平，则表示无应答。 #### 三、IIC总线的软件实现 以下是一些基于C语言的IIC总线操作函数示例： ```c // 发送起始信号 void IIC_Start(void) { SDA_OUT(); // 设置SDA线为输出模式 IIC_SDA = 1; IIC_SCL = 1; delay_us(4); IIC_SDA = 0; // SDA线由高变低 delay_us(4); IIC_SCL = 0; // 钳制I2C总线，准备发送或接收数据 } // 发送终止信号 void IIC_Stop(void) { SDA_OUT(); // SDA线设置为输出 IIC_SCL = 0; IIC_SDA = 0; delay_us(4); IIC_SCL = 1; IIC_SDA = 1; // 发送I2C总线结束信号 delay_us(4); } // 从机应答 void IIC_Ack(void) { IIC_SCL = 0; // 拉低SCL线，避免产生起始或终止信号 SDA_OUT(); IIC_SDA = 0; // 低电平代表应答 delay_us(4); IIC_SCL = 1; delay_us(4); IIC_SCL = 0; } // 从机不应答 void IIC_NAck(void) { IIC_SCL = 0; SDA_OUT(); IIC_SDA = 1; // 高电平代表不应答 delay_us(4); IIC_SCL = 1; delay_us(4); IIC_SCL = 0; } // 等待应答 u8 IIC_Wait_Ack(void) { u8 ucErrTime = 0; SDA_IN(); // SDA线设置为输入模式 IIC_SDA = 1; delay_us(4); IIC_SCL = 1; delay_us(4); while (READ_SDA) // SDA为高即未应答 { ucErrTime++; if (ucErrTime > 250) // 等待一段时间没有应答则发送停止信号 { IIC_Stop(); return 1; } } IIC_SCL = 0; // 时钟线输出0 return 0; } // 发送一个字节的数据 void IIC_Send_Byte(u8 txd) { u8 t; SDA_OUT(); IIC_SCL = 0; // 拉低时钟线开始数据传输 for (t = 0; t < 8; t++) { if (txd & 0x80) // 最高位 IIC_SDA = 1; else IIC_SDA = 0; txd <<= 1; // 准备读取下一位 delay_us(4); IIC_SCL = 1; // 时钟线高的时候，数据保持稳定 delay_us(4); IIC_SCL = 0; } } ``` #### 四、注意事项 1. **延时问题**：延时对于IIC总线非常重要。延时过短可能会导致信号不稳定，而延时过长则会影响通信效率。因此，延时函数应该根据实际硬件情况调整。 2. **时序要求**：不同设备对IIC总线的操作可能有不同的时序要求，例如某些设备可能需要更长的等待时间才能正确响应。因此，在设计程序时需要考虑这些差异。 3. **应答机制**：应答机制是确保数据可靠传输的关键。当从机接收到数据后，必须向主机发送应答信号，以确认数据已成功接收。 通过以上介绍，我们可以看出IIC总线作为一种简洁高效的通信方式，在许多嵌入式系统中有着广泛的应用。掌握其基本原理和编程技巧对于开发基于微控制器的应用至关重要。