單片機(jī)訪問IIC總線技術(shù)

1. 只要求兩條總線線路:一條串行數(shù)據(jù)線（SDA）；一條串行時鐘總線

2. 每個接到總線上的器件都可以用軟件設(shè)定地址，通過唯一的地址。總線上的不同設(shè)備會一直存在這一個主從關(guān)系，主設(shè)備可以工作在主發(fā)送和主接受模式。

3. 這是一個真正的多主機(jī)總線，如果多個或更多主機(jī)同時初始化數(shù)據(jù)傳輸，可以通過沖突檢測和仲裁檢測來防止數(shù)據(jù)被破壞。

4. 串行的8位雙向數(shù)據(jù)傳輸位速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s,快速模式下科大400kbit/s，高速模式下可達(dá)3.4Mbit/s。

5. 片上集成有濾波器，可以濾除總線上的毛刺波，保證數(shù)據(jù)完整。

連接到相同總線的IC數(shù)量只受到總線的最大負(fù)載電容400pF的限制，因?yàn)閽旖拥脑O(shè)備越多，在總線上產(chǎn)生的負(fù)載電容就越大，會嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)的傳輸波形，導(dǎo)致總線無法正常工作。

6. IIC設(shè)備便于電路的模塊話設(shè)計，能是系統(tǒng)的設(shè)計裁減更加靈活。

IIC典型應(yīng)用：
1. 現(xiàn)在的數(shù)碼電視機(jī)中使用的就是一個IIC總線，所有設(shè)備都掛接在IIC總線上。

2. DECT無繩電話基站，不同模塊也是通過IIC總線連接。

IIC總線規(guī)范:

在用到微控制器的系統(tǒng)中，需要一些規(guī)范來協(xié)調(diào)不同設(shè)備間的通信。

IIC總線的概念：

IIC總線支持任何IC生產(chǎn)工藝(NMOS, CMOS. 雙極性)。

兩線：

SDA-串行數(shù)據(jù)

SCL-串行時鐘

每個器件都有一個唯一的地址識別（微控制器，LCD驅(qū)動器，存儲器或是鍵盤接口），而且都可以作為一個發(fā)送器或接收器 由器件的功能決定 很明顯 LCD驅(qū)動器只是一個接收器 而存儲器則既可以接收又可以發(fā)送數(shù)據(jù) 除了發(fā)送器和接收器外 器件在執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時也可以被看作是主機(jī)或從機(jī)（見表 1）主機(jī)是初始化總線的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r鐘信號的器件 此時 任何被尋址的器件都被認(rèn)為是從機(jī) 。

表一：

主機(jī)、從機(jī)；接收機(jī)，發(fā)送機(jī)：

關(guān)系都是相對的并且只在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候才會存在：

1）假設(shè)微控制器A（主）要給B（從）發(fā)送數(shù)據(jù)

1. A尋址B

2. A發(fā)送數(shù)據(jù)到B; A - 發(fā)送器 B - 接收器

3. A終止發(fā)送

2）假設(shè)A（主）想從B（從）接受信息

1. A尋址B

2. A從B接受數(shù)據(jù)；A - 接收器 B - 發(fā)送器

3. A終止接收

總線仲裁過程：

多個主機(jī)同時嘗試發(fā)送信息到總線，其他主機(jī)都產(chǎn)生“0”的情況下，首先產(chǎn)生“1”的主機(jī)講丟失仲裁。

仲裁時的時鐘信號是用線與到SCL線的主機(jī)產(chǎn)生的時鐘的同步結(jié)合。

IIC總線接口電路：電路如下圖

圖中可以看出據(jù)誒大總線上的設(shè)備都是漏極（或集電極）開路，即OC門，只有OC們啊次可以實(shí)現(xiàn)總線上的線與。

數(shù)據(jù)的有效性：

SDA線上的數(shù)據(jù)必須在時鐘的高電平周期保持穩(wěn)定。數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)只能在SCL為低電平是才能改變。時序波

形

如下圖：

start，stop

數(shù)據(jù)傳送的起始和停止：

IIC總線中數(shù)據(jù)的起始和結(jié)束，與數(shù)據(jù)的位傳輸有所不同,

起始位：在SCL為高電平時，SDA從高電平向低電平切換

結(jié)束位：在SCL為高電平時，SDA從低電平向高電平切換

起始和結(jié)束位是由主機(jī)產(chǎn)生，總線在起始位開始之后被認(rèn)為是處于忙狀態(tài)，在出現(xiàn)結(jié)束位之后的某段時間后總線被確認(rèn)為閑狀態(tài)。

在起始條件產(chǎn)生后，停止條件產(chǎn)生前出現(xiàn)的起始條件和第一個起始條件在功能上是一樣的。表示為（S）。

如果沒有硬件檢測總線起始和結(jié)束的設(shè)備想監(jiān)視IIC總線（如微處理器），那么在每個周期至少采樣兩次SDA總線來確認(rèn)有沒有電平發(fā)生變化。

數(shù)據(jù)的傳輸：

字節(jié)格式傳輸：

SDA線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須是8位的，但每次可以傳輸多個字節(jié)。每個字節(jié)后面必須跟一個響應(yīng)位。

總線上每個字節(jié)首先傳送的是最高位(MSB)。

如果從機(jī)在接受數(shù)據(jù)前要完成一些工作（如中斷服務(wù)程序）才能接受或發(fā)送數(shù)據(jù)，那么從機(jī)可以使時鐘線SCL保

持低電平迫使主機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)。當(dāng)從機(jī)準(zhǔn)備好后接收下一個數(shù)據(jù)字節(jié)并釋放時鐘線后，數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)。 在傳

輸數(shù)據(jù)時使用同樣的方法也不會影響數(shù)據(jù)的傳輸。

響應(yīng)位：

數(shù)據(jù)傳輸必須帶響應(yīng)。相關(guān)的響應(yīng)脈沖由主機(jī)產(chǎn)生，在響應(yīng)的時鐘脈沖期間，發(fā)送器釋放SDA線（此時為高電平）響應(yīng)的時鐘脈沖期間，接收器必須將SDA線拉低，并保持。（CBUS除外）

如果從機(jī)不能響應(yīng)從機(jī)地址（在執(zhí)行別的程序），從機(jī)必須使數(shù)據(jù)線保持高電平。主機(jī)會產(chǎn)生一個停止條件終止

傳輸或者產(chǎn)生重復(fù)起始條件開始新的傳輸。

如果從機(jī)接收器響應(yīng)了從機(jī)地址但是在傳輸了一段時間后不能接受更多的數(shù)據(jù)字節(jié)，主機(jī)必須終止傳輸。這個情

況用從機(jī)在第一個字節(jié)后沒有產(chǎn)生響應(yīng)來表示。從機(jī)使數(shù)據(jù)線保持高電平 主機(jī)產(chǎn)生一個停止或重復(fù)起始條件。

如果主機(jī)為接收模式，它必須在從機(jī)發(fā)送結(jié)束，時鐘停止的最后一個字節(jié)不發(fā)送響應(yīng)位，從而告訴發(fā)送器數(shù)據(jù)結(jié)

束。從機(jī)發(fā)送器釋放數(shù)據(jù)線，允許主機(jī)產(chǎn)生一個停止或重復(fù)起始條件。

數(shù)據(jù)傳輸時序，數(shù)據(jù)響應(yīng)時序如下圖：

數(shù)據(jù)響應(yīng)：

數(shù)據(jù)仲裁：

所有主機(jī)在SCL總線上產(chǎn)生自己的時鐘來傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)只在時鐘的高電平周期有效。

時鐘同步通過線與SCL線來執(zhí)行。就是說：SCL線的高低切換會使器件開始數(shù)它們的低電平周期，而且一旦器件的時鐘變低，它會使SCL線保持這種狀態(tài)知道到達(dá)時鐘的高電平。但是，當(dāng)變?yōu)楦唠娖綍r，另一個總線上的時鐘仍處于低電平周期，這個低到高的電平變化不會出現(xiàn)在總線上改變SCL的狀態(tài)。所以，SCL線被最長低電平周期的器件所持有，此時低電平周期短的器件會進(jìn)入高電平的等待狀態(tài)。