通信总线协议三 ：IIC

1. IIC总线介绍

• IIC总线是Philips公司推出的一种串行，半双工通信总线，主要用于近距离，低速的芯片之间的通信。
• 硬件结构上有2根双向的信号线，一根数据线SDA用于数据传输，一根时钟线SCL用于通信双方的时钟同步。结构简单，成本低。
• IIC是一种多主机总线，连接在IIC总线上的器件分为主机和从机，主机有权发起和结束一次通信，而从机只能被呼叫。
• 当总线上有多个主机同时启用总线时，IIC具有冲突检测和仲裁机制来防止错误产生。
• 每个连接到IIC总线上的器件都有一个唯一的地址（7bit），且每个器件都可以作为主机或者从机。总线上的器件的增加和删除不影响其它器件的正常工作。
• 将IIC总线上发送数据的器件叫做发送器，接收数据的器件叫做接收器，并不是说主机就是发送器，主机可以发送数据，也可以接收数据。
  

2. IIC总线通信过程

2.1 通信过程步骤

• 通信过程步骤较为复杂，总体上分为：
  1. 主机发送一个起始信号启用总线
  2. 主机发送一个字节的数据指明从机地址和后续字节的传输方向
  3. 被寻址的从机发送应答信号回应主机
  4. 发送器发送一个字节的数据
  5. 接收器发送应答信号回应发送器
  6. …重复步骤4和5，发送所有的数据
  7. 通信完成后主机发送停止信号释放总线

2.2 寻址方式

• 总线上传输的数据是广义的，既包括地址，又包括真正的数据。
• 总线发送起始信号后，必须发送一个字节的寻址数据，该字节数据的高7位表示呼叫的从机地址，最低位表示后续数据的传输方向，0 表示主机发送数据，1 表示主机接收数据。
• 总线上的所有从机接收该信号后，都会将7位寻址地址和自己的地址进行比较，如果相同，则根据第8位确定自己是收发器还是接收器，确定后该通信过程中方向不能发生变化。

2.3 起始信号和停止信号

• 空闲状态 ： 总线处于空闲状态下，SDA和SCL都处于高电平
• 起始信号 ：SCL为高电平时，SDA由高变低
• 停止信号 ：SCL为高电平时，SDA由低变高
• 起始信号和停止信号都是由主机发出，起始信号产生后总线处于占有状态，停止信号发出后，总线处于空闲状态
  

2.4 字节传送和应答

• 发送器每次发送8位数据，先发高位后发低位，例如发送0xAA (10101010B)，先发送高位1，发送顺序为 ：1 0 1 0 1 0 1 0
• 发送器发送完后，接收器发送1位来应答，0表示应答，1非应答，即一帧数据共有9位
  

2.5 同步信号

• IIC总线在进行数据传送时，时钟线SCL为低电平期间，发送器向数据线上发送1位数据，在此期间数据线的信号允许发生变化
• 时钟线SCL为高电平时期，接收器从数据线上读取1位数据，在此期间数据线的信号不允许发生变化
  

3. 典型IIC时序

1. 主机向从机发送数据
   
2. 从机向主机发送数据
   
3. 主机先向从机发送数据，然后从机向主机发送数据
   在改变传输方向时，必须重新发送起始位，寻址地址，但是没有发送上一次的结束信号，即没有释放总线，可以避免总线被抢占的情况。
   

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