内部集成电路IIC原理及应用

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1、第九章内部集成电路IIC原理及应用第1节IIC概述第2节IIC管脚及相关寄存器第3节IIC在系统扩展中的应用9.1I2C概述•I2C总线是PHILIPS公司推出的串行总线。I2C总线的应用非常广泛，在很多器件上都配备有I2C总线接口，使用这些器件时一般都需要通过I2C总线进行控制。这里简要介绍I2C总线的工作原理及操作时序。I2C总线9.1.1、总线特点1〉电气特性：2线，多电源，无硬寻址，上拉电阻2〉工作模式：MT、MR、ST、SR3〉硬件和软件的仲裁9.1.2、总线传输协议1〉信号介绍2〉起始与结束3〉传输协议4〉传输

2、格式9.1.3、基于单片机管脚的总线模拟1〉硬件2〉软件模拟子程序的编写3〉软件模拟的局限性QG8SDASCL1、电气特性；2、寻址无需片选；3、多主和主从4、MT、MR、ST、SRI2C总线的特点1、电气特性，上拉电阻，各节点供电可以不同，但需共地，另外SDA和SCL需分别接上拉电阻。2、寻址无需片选，主从方式中，从器件的地址包括器件编号地址和引脚地址，器件编写地址由I2C总线委员会分配，引脚地址决定于引脚外接电平的高低3、多主和主从两种工作方式的总线4、为主控发送器、主控接收器、被控发送器和被控接收器5、起始和终止信号

3、以及时钟信号都是由主控器提供6、其总线传输速率为100kb/s（改进后的规范为400kb/s），总线驱动能力为400pF。QG8的最快速度为clock/20。7、I2C总线还具有仲裁功能，当一个以上的主器件同时试图控制总线时，只允许一个有效，从而保证数据不被破坏8、当主机发送寻址字节时，总线上所有器件都将该寻址字节中的高7位地址与自己器件的地址比较，若两者相同，则该器件认为被主机寻址，并根据读/写位确定是从发送器还是从接收器9、具有I2C总线接口的单片机可以工作在上述4种工作状态中的任一状态，而一些带有I2C总线接口的存储

4、器（RAM或E2PROM）模块只能充当被控发送器或被控接收器10、在多主方式中，通过硬件和软件的仲裁主控制器取得总线控制权•在主从方式中，从器件的地址包括器件编号地址和引脚地址，器件编写地址由I2C总线委员会分配，引脚地址决定于引脚外接电平的高低。•当器件内部有连续的子地址空间时，对这些空间进行N个字节的连续读/写，子地址会自动加1。在主从方式的I2C总线系统中，只须考虑主方式的I2C总线操作。I2C总线的接口电路结构1、数据线SDA和时钟线SCL都是双向传输线，平时均处于高电平备用状态，只有当需要关闭I2C总线时，SCL

5、线才会箝位在低电平。2、SCL线上为高电平时，SDA线上的数据信号才会有效，SCL低时，SDA数据无效。因此，只有当SCL线为低电平时，SDA线上的电平状态才允许发生变化。起始与结束信号显得特殊。图9-2I2C总线的器件连接9.1.2、总线传输协议I2C总线的传输简明过程1、主控制器发送起始信号、时钟2、发送从机地址（7bits）和读写方向位（1bit）3、根据地址与方向位，从机确定自己的模式，并响应ACK4、后续若干字节的数据传输，并都有ACK5、最后一次没有ACK6、主控器发送停止信号1〉信号介绍2〉起始与结束3〉传输

6、协议4〉传输格式9-3I2C总线信号的时序•SDA线上传送的数据均以起始信号（START）开始，停止信号（STOP）结束，SCL线在不传送数据时保持Mark(SCL=1）。•当串行时钟线SCL为Mark（SCL=1）时，串行数据线SDA上发生一个由高到低的变化过程（下降沿），即为起始信号；发生一个由低到高的变化过程，即称为停止信号。I2C总线的数据传送•在I2C总线上每传输一位数据都有一个时钟脉冲相对应。注意这里的时钟脉冲不像一般的时钟那样必须是周期性的，它的时钟间隔可以不同。•在时钟线保持高电平期间，数据线出现下降沿为启

7、动信号、上升沿为停止信号，启动和停止信号都由主机产生，总线上带有I2C总线接口的器件很容易检测到这些信号。•I2C总线上传输的数据和地址字节均为8位，且高位在前，低位在后。•I2C总线以起始信号为启动信号，接着传输的是地址和数据字节，数据字节是没有限制的，但每个字节后都必须跟随一个应答位，全部数据传输完毕后，以终止信号结尾。•I2C总线上数据的传送时序如图8-13所示。图9-4I2C总线的数据传送字节格式•如前所述，SCL线为低电平时，SDA线上数据就被停止传送。SCL线的这一线“与”特性十分有用：当接收器接收到一个数据/

8、地址字节后需要进行其他工作而无法立即接收下一个字节时，接收器便可向SCL线输出低电平而箝住SCL（SCL=0），迫使SDA线处于等待状态，直到接收器准备好接收新的数据/地址字节时，再释放时钟线SCL（SCL）=1），使SDA线上数据传输得以继续进行。例如，当被控接收器在A点（见图8-13）接收完主控器发