嵌入式_IIC协议原理
嵌入式IIC协议原理
IIC概述：
IIC(Inter-IntegratedCircuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器以及其外围设备，IIC也被成为I2C，其实两者是完全相同的，只是名词不一样而已。它是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。
IIC特点：
- 数据线SDA：数据线用来传输数据;时钟线SCL：时钟线用来同步数据收发
- 总线上每一个器件都有一个唯一的地址识别，所以我们只需要知道器件的地址，根据时序就可以实现微控制器与器件之间的通信。
- 数据线SDA和时钟线SCL都是双向线路，都通过一个电流源或上拉电阻连接到正的电压，所以当总线空闲的时候，这两条线路都是高电平。
- 总线上数据的传输速率在标准模式下可达100kbit/s在快速模式下可达400kbit/s在高速模式下可达3.4Mbit/s。
- 总线支持设备连接个数：同时支持多个主机和多个从机，连接到总线的接口数量只由总线电容是400pF的限制决定，如以下图所示：
IIC的协议层详解
1.有效数据：在时钟的高电平周期内，SDA线上的数据必须保持稳定，数据线仅可以在时钟SCL为低电平时改变。
2.起始和结束条件：
起始条件：当SCL为高电平的时候，SDA线上由高到低的跳变被定义为起始条件，如以下图所示
结束条件：当SCL为高电平的时候，SDA线上由低到高的跳变被定义为停止条件，如下图所示：
注意：注意起始和终止信号都是由主机发出的，总线在起始条件之后，视为忙状态，在停止条件之后被视为空闲状态。
3.应答：每当主机向从机发送完一个字节的数据，主机总是需要等待从机给出一个应答信号，以确认从机是否成功接收到了数据。
注意：从机应答主机所需要的时钟仍是主机提供的，应答出现在每一次主机完成8个数据位传输后紧跟着的时钟周期，低电平0表示应答，1表示非应答
4.数据帧格式：I2C总线上传送的数据信号是广义的，既包括地址信号，又包括真正的数据信号。
- 写操作：S为起始信号，SLAVEADDRESS从机地址(7bit)+W(0)一共8位，有阴影的部分是主机发送的，而没有阴影部分是从机发送到主机的，A/A非(0/1)，P代表停止信号。
- 读操作：S为起始信号，SLAVEADDRESS从机地址(7bit)+R(1)一共8位，有阴影的部分是主机发送的，而没有阴影部分是从机发送到主机的，A(应答)/A非(0/1)，P代表停止信号，注意：假如主机一直返回应答信号，那么从机可以一直发送数据，也就是图中的(nbyte + 应答信号)情况，直到主机发出非应答信号，从机才会停止发送数据。
如何编写IIC驱动代码：
- 起始信号代码编写：
/*产生IIC起始信号*/
void IIC_Start(void)
{
SDA_OUT(); /* sda线输出*/
IIC_SDA=1; /* */
IIC_SCL=1; /* */
delay_us(5); /* */
IIC_SDA=; /* */
delay_us(5); /* */
IIC_SCL=; /* */
}
上述起始信号函数代表上图的，而函数代表上图，其他类似。
2.停止信号代码编写：
/*产生IIC停止信号*/
void IIC_Stop(void)
{
SDA_OUT(); /* sda线输出*/
IIC_SCL=; /* */
IIC_SDA=; /* */
delay_us(5); /* */
IIC_SCL=1; /* */
IIC_SDA=1; /* */
delay_us(5); /* */
}
/*产生ACK应答*/
void IIC_Ack(void)
{
IIC_SCL=; /* */
SDA_OUT(); /* sda线输出*/
IIC_SDA=; /* */
delay_us(5);
IIC_SCL=1; /* */
delay_us(5); /* */
IIC_SCL=; /* */
}
上述起始信号函数代表上图的，而函数代表上图，其他类似。
3.主机产生应答代码编写：
/*不产生ACK应答 */
void IIC_NAck(void)
{
IIC_SCL=; /* */
SDA_OUT();/* sda线输出*/
IIC_SDA=1; /* */
delay_us(2);
IIC_SCL=1; /* */
delay_us(4);/* */
IIC_SCL=; /* */
}
上述起始信号函数代表上图的，而函数代表上图，其他类似。
4.主机产生非应答代码编写：
/*不产生ACK应答 */
void IIC_NAck(void)
{
IIC_SCL=; /* */
SDA_OUT();/* sda线输出*/
IIC_SDA=1; /* */
delay_us(2);
IIC_SCL=1; /* */
delay_us(4);/* */
IIC_SCL=; /* */
}
述起始信号函数代表上图的，而函数代表上图，其他类似。
5.等待从机发送应答信号代码编写：
思路：先让SDA=1，再判断在一定时间内SDA是否变为0，从而识别出外设有没有发送应答信号。
/*等待应答信号到来*/
/*返回值：1，接收应答失败*/
/* 0，接收应答成功*/
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
u8 ucErrTime=;
SDA_IN(); //SDA设置为输入 */
IIC_SDA=1;delay_us(1);
IIC_SCL=1;delay_us(1);
while(READ_SDA)/*获取SDA电平*/
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250)
{
IIC_Stop();
return 1;
}
}
IIC_SCL=; /*时钟输出0 */
return ;
}
- 第一步.设置SDA为输入
- 第二步.拉高SDA：主要判断从机应答就是把SDA拉低。
- 第三步.拉高SCL：数据稳定就是有效数据。
- 第四步.等待接收器返回应答信号，如果数据线SDA一直为高，就一直等待ucErrTime大于250，并返回1(无效应答)，如果数据线SDA为低，返回0(有效应答)。
6.IIC发送一个字节发送一个字节的代码编写：
思路：数据传输过程中，数据传输保持稳定(在SCL高电平期间，SDA一直保持稳定，没有跳变)，只有当SCL被拉低后，SDA才能被改变在SCL为高电平期间(有效数据时间段)，发送数据，发送8次数据，如果数据为1,显然SDA是被拉高;如果数据为0，那么SDA被拉低。
/* IIC发送一个字节*/
/*返回从机有无应答*/
/* 1，有应答*/
/* 0，无应答 */
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{
u8 t;
SDA_OUT();
IIC_SCL=; /* */
for(t=;t
{
IIC_SDA=(txd&0x80)>>7; /* */
txd
delay_us(2); /*对TEA5767这三个延时都是必须的*/
IIC_SCL=1; /* */
delay_us(2);
IIC_SCL=; /* */
delay_us(2);
}
}
7.IIC读1个字节的代码编写：
/*读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK */
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
unsigned char i,receive=;
SDA_IN();/* SDA设置为输入*/
for(i=;i
{
IIC_SCL=;
delay_us(2);
IIC_SCL=1;
receive
if(READ_SDA)receive++;
delay_us(1);
}
if (!ack)
IIC_NAck();/*发送nACK */
else
IIC_Ack(); /*发送ACK */
return receive;
}
