IIC协议

IIC介绍

IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式串行总线。

现在被广泛地使用在系统内多个集成电路 (IC) 间的通讯。

通信距离

通信速度

目前大多 I 2 C 设备尚不支持高速模式。

主从方式

在一个 I 2 C 通讯总线中，可连接多个 I 2 C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。

• 连接到相同总线的 IC 数量受到总线的最大电容 400pF 限制。

通信方式

每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。

物理结构

一条双向串行数据线 (SDA) ，一条串行时钟线 (SCL)。

• 数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。

I2C总线上传输的每一位数据都有一个时钟脉冲相对应，即同步控制。数据位的传输是边沿触发。

IIC协议

空闲状态

SDA和SCL两条线同时处于高电平为总线空闲状态。由两个上拉电阻拉高。

• 当 I 2 C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。

开始信号、结束信号和应答信号

SDA数据线，SCL时钟线

• 开始信号：SCL 为高电平时，SDA 由高电平向低电平跳变，开始传送数据。是一种电平跳变时序信号，而非一个电平信号。

• 结束信号：SCL 为高电平时，SDA 由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
  

• 应答信号ACK：发送器每发送一个字节，接收数据的 IC 在接收到 8bit 数据后，向发送数据的 IC 发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据，即由接收器反馈的应答信号。将SDA拉低，并保证在该时钟的高电平前进为稳定的低电平。

• 如果ACK为低电平为有效应答，如果是高电平就是非应答位NACK，也就是没有成功。

• 如果接收器是主控器，收到最后一个字节后，发送NACK信号，以通知发送器数据发送结束，并释放SDA。
  

向从机发送数据的过程

1. 主机发送start信号；总线处于占用状态。
2. 主机发送从机地址，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读；
3. 从机返回ACK响应信号；
4. 主机发送要给从机写入数据的地址；（有的设备不用）
5. 从机返回ACK响应信号；
6. 主机发送数据；
7. 从机返回ACK响应信号；
   重复第6和7步，直到从机返回一个NACK非响应信号；
   主机发送停止信号，结束数据传输。
   

读取从机数据的过程

1. 主机发送start信号；
2. 主机发送从机地址，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读；
3. 从机返回ACK响应信号；
4. 主机发送要给从机读入数据的地址；（有的设备不用）
5. 从机返回ACK响应信号；
6. 重新启动IIC总线，发送start信号；（前面步骤的目的向从机传送地址，下面开始读取数据）
7. 主机发送从机地址，高7bit是地址，bit0是读写控制位，0表示写，1表示读；
8. 从机返回ACK响应信号；
9. 主机接收数据；
10. 从机返回ACK响应信号；
    重复第9和01步，直到从机返回一个NACK非响应信号；
    主机发送停止信号，结束数据传输。
    

数据有效性

IIC总线数据传送时，时钟的高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，不允许变化。即SCL的上升沿到来前要准备好，下降沿到来前必须可靠。
SDA的数据在SCL高电平期间被写入从机。所以SDA的数据变化要发生在SCL低电平期间。

协议一帧构成