iic总线协议详解,IIC通信协议原理

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另一方面，集成电路(IIC )简档I2C (集成电路)是内部集成电路的称谓，使用http://www.Sina.com、http://www.Sina.com，飞利浦公司为1980 手机I2C的正确读法是’ I-squared-C ‘，而’ I-two-C ‘是另一种错误但广泛使用的读法，在中国多被称为’ I方c ‘。 I2C总线支持所有集成电路制造工艺(NMOS CMOS、双极)。串行数据(SDA )和串行时钟(SCL )两条线路在连接到总线的设备之间传送信息。每个设备都有唯一的地址识别，可以是微控制器——MCU、液晶屏驱动器、内存或键盘连接器，用作由设备功能决定的发射器或接收器。

在CPU和被控IC之间，IC和IC之间进行双向传输，高速IIC总线通常可以达到400kbps以上。

I2C总线在数据传输中有三种信号，分别应答为串行通讯总线、多主从架构

信号。用以连接低速周边装置: SCL为高电平时，SDA从高电平跳至低电平，开始数据传输。开始信号: SCL为高电平时，SDA从低电平跳至高电平，结束数据传输。结束信号:接收到数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发送特定的低电平脉冲，

表示收到了数据。 CPU向被控制单元发出信号后，等待被控制单元发出响应信号，CPU进行连接

接收到应答信号后，根据情况判断是否继续传递信号。如果没有接收到响应信号，则判断为

控制单元发生了故障。

这些信号中，1、开始信号，不需要结束信号和响应信号。

IIC总线时间图

二. IIC的特点只要求一两条总线。一个串行2、结束信号(从而半双工)，一个串行3、应答信号；

2、连接总线的各设备可以用一直存在于起始信号是必需的的简单的主/从关系软件设置地址，主可以作为主发射机或主接收机使用；

3、它为数据线SDA，两个或多个主机同时初始化时，数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据破坏；

4、串行8位双向数据传输比特率在标准模式下达到100kbit/s，在高速模式下达到400kbit/s，在高速模式下达到3.4Mbit/s；

5、连接到同一总线的IC的数量被限制在总线的最大容量400pF

三、IIC的从站地址IIC从站地址分别有7位、8位、10位3种。发生这么多类型的原因是制造商采用的不同地址的约定。

7位地址指定是在7位地址指定过程中，在开始信号后的第一个字节中传输从站地址。该字节有趣的铃位表示从地址，第8位表示读写位，0表示写入，1表示读取。

图1:7位寻址。 I2C总线标准规定，标准模式I2C、从站地址为7位长，然后是读/写位。

第一个字节的前7位构成从地址，最低有效位(LSB )是第8位，以确定传输的方向。

第1个字节的第8位为“0”，表示主机将信息写入选定的从站。

“1”表示主机向从机读取信息并发送地址时，系统内的各设备在开始条件之后

将前7位与它的地址相比较，如果相同，则装置确定它已被寻址到主机，且由R/W位确定它是从接收器还是从发射器。

任何I2C设备都必须遵循此标准，时钟线SCL，读写位由函数自动添加。

8位地址一些制造商在提供从站地址时说的是包含读写位的8bit地址。例如，如下图所示，写入地址为0x92，读取地址为0x93

图2: 8位寻址

对于8位地址，需要唯一的地址，并传递给USB2XXX接口函数，例如0x49。

如何确定制造商提供的地址是7位模式地址还是8bit地址模式地址：在多主机总线之间，如果超出此范围，则此地址可能为8bit地址。

图3 :有效的7位地址范围

10位寻址I2C总线的10位寻址和7位寻址兼容，因此可以在同一总线上同时使用7位地址和10位地址模式的设备。进行10位地址传输时，第一个字节是一个特殊的保留地址，表示当前正在传输的是10位地址。

图4:10位寻址

用USB2XXX传输10b

it地址模式的时候，只需要在初始化的时候配置为10bit地址模式（由第一个字节设置），然后再调用读写数据函数的时候传入正确的10bit地址即可。

四、保留地址

I2C规范保留了两组和8个地址，1111XXX和0000XXX。这些地址用于特殊用途。下表已被取自 I2C规范（2000年）。

从机地址+R/W描述0000 0000呼叫地址0000 0001起始字节0000 001XCBUS地址0000 010X保留供不同的总线格式0000 011X保留将来用0000 1XXXHS模式主机码1111 0XXX10位从机地址1111 1XXX保留将来用五、IIC的连接

1、IIC可以接多个主设备，多个从设备（外围设备）。如下图，存在多个主机、多个从机。

2、当多主机会产生总线裁决问题。当多个主机同时想占用总线时，企图启动总线传输数据，就叫做总线竞争。I2C通过总线仲裁，以决定哪台主机控制总线
3、上拉电阻一般在4.7k~10k之间，默认拉高。

六、IIC总线最多可以挂多少个设备

由IIC地址决定，8位地址，减去1位广播地址，是7位地址，2^7=128，但是地址0x00不用，那就是127个地址，所以理论上可以挂127个从器件。

但是IIC协议没有规定总线上device最大数目，但是规定了总线电容不能超过400pF。
管脚都是有输入电容的，PCB上也会有寄生电容，所以会有一个限制。实际设计中经验值大概是不超过8个器件。

规定电容大小的原因：
IIC的OD(漏极开路)要求外部有电阻上拉，电阻和总线电容产生了一个RC延时效应，电容越大信号的边沿就越缓，有可能带来信号质量风险。

传输速度越快，信号的窗口就越小，上升沿下降沿时间要求更短更陡峭，所以RC乘积必须更小。

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_38769551/article/details/105108062

注：
广播地址：广播地址(Broadcast Address)是专门用于同时向网络中所有工作站进行发送的一个地址。在使用[TCP/IP 协议](https://baike.baidu.com/item/TCP%2FIP 协议/2116790)的网络中，主机标识段host ID 为全1 的IP 地址为广播地址，广播的分组传送给host ID段所涉及的所有计算机。例如，对于10.1.1.0 （255.0.0.0 ）网段，其直播广播地址为10.255.255.255 （255 即为2 进制的11111111 ），当发出一个目的地址为10.255.255.255 的分组（封包）时，它将被分发给该网段上的所有计算机。

七、IIC实现的方式

IIC实现的方式主要有两种，硬件IIC和软件模拟IIC

软件IIC是程序员使用程序控制SCL,SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序。一般较硬件IIC稳定，但是程序较为繁琐，但不难。

硬件IIC程序员只要调用IIC的控制函数即可，不用直接的去控制SCL,SDA高低电平的输出。但是有些单片机的硬件IIC不太稳定，调试问题较多。

硬件IIC、软件模拟IIC的区别

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