IIC串行协议及器件

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1、第11章I2C串行协议及I2C器件应用11.1I2C串行总线通信协议11.2I2C串行总线典型器件主讲内容11.3I2C串行总线的应用11.1I2C串行总线通信协议I2C是Philips公司推出的在器件间实现同步串行数据传输的标准总线。以其连接简单、节省I/O口线、缩减空间等特点而得以广泛应用。如I2C的RAM、E2PROM、LCD、LED、A/D、D/A、时钟等器件。I2C串行总线的主要特征如下：1）两条传输线：一条串行数据线（SDA），一条串行时钟线（SCL）。2）总线模式多：主发送模式、主接收模式、从发送模式、从接收模式。3）器件唯一寻址：I2

2、C总线上器件都有唯一地址，主机可对各从机寻址。4）检测和仲裁：冲突检测和仲裁机制保证数据传输完整性和稳定性。5）传输速率高：标准模式、快速模式和高速模式的传输率分别是100k、400k、3.4Mbps。6）漏极开路：总线要接上拉电阻。连接到总线上的IC数量仅受到最大电容400pF的限制。11.1.1I2C串行总线的基本特征11.1I2C串行总线通信协议★I2C接口传输具有线“与”功能。SDA和SCL两条线，均为双向I/O口，通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线都是高电平，连接总线器件的输出极必须是集电极或漏极开路。★I2CSDA上的数据仅在SC

3、L为低电平时才能改变。当SCL为高电平时，SDA的改变表示“开始”和“停止”状态。在时钟高电平期间，数据线上必须保持稳定的逻辑电平。只有在时钟线低电平时，才允许数据线的电平变化。★I2C总线是一个半双工、多主器件的总线。总线上发送数据的发送器（也叫主器件）与接收数据的接收器（也叫从器件）取决于当时数据传送的方向。当一个器件发送数据时，其它被寻址器件均作为接收器。11.1.2.I2C传输接口的特性11.1I2C串行总线通信协议★完整的时序过程由起始信号、器件地址信号、应答信号ACK、字节数据信号和停止信号等几部分组成。11.1.3I2C的时序图11-1

4、I2C总线数据传输时序11.1I2C串行总线通信协议（1）起停信号定义I2C协议中，起始信号（S）和停止信号（P）都由主器件产生。起始信号定义：当SCL线为高电平时，SDA由高到低的负跳变；在总线上出现了起始信号，就认为总线处于工作状态。停止信号定义：当SCL线为高电平时，SDA由低到高的正跳变；总线上出现停止信号，被认为总线是处在不忙或空闲状态。图11-2起始和停止信号时序1起始和停止信号11.1I2C串行总线通信协议（2）起停信号的检测●连接到总线上的设备具有I2C硬件接口，检测起、停信号由硬件自动完成。●连接到总线上的设备没有I2C硬件接口，检

5、测起、停信号必须由软件检测跳变。START_IC：CLRSCL；SCL由高变低，因为SCL低电平时才允许SDA更改NOP；加入空指令延时以确保信号可靠NOPSETBSDA;SDA先高NOPNOPSETBSCL;SCL高，起始条件建立时间大于4.7usACALLDS4.7uSCLRSDA；SDA低，起始条件锁定时大于4usACALLDS4uSCLRSCL；SCL低,钳住总线，准备发数据NOPRET图11-3启动信号时序11.1I2C串行总线通信协议（2）起停信号的检测STOP_IC：CLRSCL;SCL低NOPCLRSDA

6、NOPNOPSETBSCL;发送结束条件的时钟信号ACALLDS4.7uS;结束总线时间大于4us（取4.7us）SETBSDA;结束总线ACALLDS4.7uS;保证终止和起始空闲大于4.7usNOPRET图11-4停止信号时序11.1I2C串行总线通信协议2器件地址A0A1A20101如24C02的地址格式如下WR●器件地址具有唯一性，发送器发出起始信号后，必须紧跟发送一个字节（8位）器件地址信号；●地址信号用SLAVE表示。SLAVE是7位的器件地址位D7～D1，D0位是数据传送方向位，用表示读/写选择位；●SLAVE由一个4位固定部

7、分和3位可编程部分组成。固定部分为器件的标识，表明了器件的类型，出厂时固定的。可编程部分为器件的引脚地址，视硬件接线而定。WRWR11.1I2C串行总线通信协议表7-3常用外围器件的节点地址类型型号器件地址256x8/128x8静态RAMPCF8570/71256x8静态RAMPCF8570256BE2PROMPCF8582256BE2PROMAT24C028位I/O口PCF8574A4位LED驱动控制器SAA10644通道8位A/D、1路D/A转换器PCF85911001A2A1A001110A1A00100A2A1A01010A2A1A01010

8、A2A1A01011A2A1A01010A2A1A011.1I2C串行总线通信协议3应答与非应答信号（1）应