I2C总线详细讲述ppt课件.ppt

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1、I2C串行总线通信原理采用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简化、系统的体积减小、可靠性提高。同时，系统的更改和扩充极为容易。常用的串行扩展总线有：I2C（InterICBUS）总线、单总线（1－WIREBUS）、SPI（SerialPeripheralInterface）总线等。本章仅讨论I2C串行总线。一、IIC概述IIC(Inter-IntegratedCircuit)总线，许多文献写作I2C，主要用于同一电路板内各集成电路模块(IC)之间的连接。IIC采用双向2线制串行数据传输方式，简

2、化IC之间的通信连接。IIC协议是PHILIPS公司于二十世纪八十年代初提出，其后，PHILIPS和其他厂商提供了种类丰富的IIC兼容芯片。目前，IIC总线标准已经成为世界性的工业标准。各大半导体公司推出了大量的带有IIC接口的芯片，如RAM、EEPROM、FlashROM、A/D、D/A转换、LED/LCD驱动、I/O接口、实时时钟等。二、IIC总线特点在硬件结构上，它采用数据(SDA)和时钟(SCL)两根线来完成数据的传输及外围器件的扩展，任何一个具有IIC总线接口的外围器件，不论其功能差别

3、有多大，都具有相同的电气接口，因此都可以挂接在总线上，使其连接方式变得十分简单。对各器件的寻址是软寻址方式，因此节点上没有必须的片选线，器件地址给定完全取决于器件类型与单元结构，这也简化了IIC系统的硬件连接。另外IIC总线能在总线竞争过程中进行总线控制权的仲裁和时钟同步，并且不会造成数据丢失，因此由IIC总线连接的多机系统可以是一个多主机系统，支持多主控。串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s。三、II

4、C总线的相关术语①主机(主控器)：在IIC总线中，提供时钟信号，对总线时序进行控制的器件。主机负责总线上各个设备信息的传输控制，检测并协调数据的发送和接收。主机对整个数据传输具有绝对的控制权，其它设备只对主机发送的控制信息作出响应。如果在IIC系统中只有一个MCU，那么由MCU担任主机。②从机(被控器)：在IIC系统中，除主机外的其他设备均为从机。主机通过从机地址访问从机，对应的从机作出响应，与主机通信。从机之间无法通信，任何数据传输都必须通过主机进行。③地址：每一个IIC器件都有自己的地址，以

5、供自身在从机模式下使用。在标准的IIC中定义从机地址是7位(扩展IIC允许10位地址)。④发送器：发送数据到总线的器件。⑤接收器：从总线接收数据的器件。⑥SDA(SerialDAta)：串行数据线。⑦SCL(SerialCLock)：串行时钟线。四、IIC总线工作原理下图给出一个由MCU作为主机，通过IIC总线带3个从机的单主机IIC总线系统。这是最常用、最典型的IIC总线连接方式。IIC系统由一条串行数据线SDA和一条串行时钟线SCL组成。I2C总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时，两根线均

6、为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。上拉电阻一般为10k1、总线上数据的有效性规定IIC总线是以串行方式传输数据，I2C总线进行数据传送时，从数据字节的最高位开始传送，每一个数据位在SCL上都有一个时钟脉冲相对应。时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。（一）、I2C总线的数据传送2、起始、终止信号和应答信号起始信号(START)：如下图所示

7、，当SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，主机就向从机产生开始信号。当总线空闲的时候，主机通过发送开始(START)信号建立通信。停止信号(STOP)：如下图所示，当SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，产生停止信号。主机通过发送停止信号，结束数据通信。起始和终止信号都是由主机发出的，在起始信号产生后，总线就处于被占用的状态，其它器件不能再产生开始信号。在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。连接到I2C总线上的器件，若具有I2C总线的硬件接口，则很容易检测到起始和终止信号。应答信

8、号：应答信号(A)：接收数据的IC在接收到8位数据后，向发送数据的IC发出的低电平脉冲应答。每一个数据字节后面都要跟一位应答信号，表示已收到数据。应答信号在第9个时钟周期出现（scl=1），这时发送器必须在这一时钟位上释放数据线，由接收设备拉低SDA电平来产生应答信号。所以，一个完整的字节数据传输需要9个时钟脉冲。非应答信号：如果接收设备保持SDA的高电平则产生非应答信号。如果从机作为接收方向主机发送非应答信号，这样，主机方就认为此次数据传输失败；如果是主机作为接收方，在从机发送器发送完一个字节