I2C总线详细讲述ppt

1、总线初始化
Void init( ) {
SCL=1; SDA=1; delay( );//将总线拉高以释放总线 }
2 、起始信号
Void T2CStart(void)
{
SDA=1;
SCL = 1;
delay( );
SDA = 0;
delay（）；//scl高电平器件，sda一
个
下降沿启动信号
}
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。
储区的首地址，收到存储器器件的应答后，单片机就逐个发 送各数据字节，但每发送一个字节后都要等待应答。
AT24C系列器件片内地址在接收到每一个数据字节地址后 自动加1，在的芯片“一次装载字节数”（不同芯片字节数不 同）限度内，只需输入首地址。装载字节数超过芯片的“一 次装载字节数”时，数据地址将“上卷”，前面的数据将被 覆盖。
单片机进行写操作时，首先发送该器件的7位地址 码和写方向位“0”（共8位，即一个字节），发送完 后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号。被 选中的存储器器件在确认是自己的地址后，在SDA 线上产生一个应答信号作为相应，单片机收到应答 后就可以传送数据了。
传送数据时，单片机首先发送一个字节的被写入器件的存
3、数据传送格式
I2C总线发送器送到SDA线上的每个字节必须为8位 长，传送时高位在前，低位在后。与之对应，主器件在 SCL线上产生8个脉冲；第9个脉冲低电平期间，发送器释 放SDA线，接收器把SDA线拉低，以给出一个接收确认 位；每传1个字节需要9个时钟脉冲
4、主机向从机读写数据的过程
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。
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。
从机的地址由固定部分和可编程部分组成。在一 个系统中可能希望接入多个相同的从机，从机地址中 可编程部分决定了可接入总线该类器件的最大数目。 如一个从机的7位寻址位有4位是固定位，3位是可编程 位，这时仅能寻址8个同样的器件，即可以有8个同样的 器件接入到该I2C总线系统中。
五、8051单片机模拟IIC总线通信协议
一、IIC概述
IIC(Inter-Integrated Circuit)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、Flash ROM、A/D、D/A转换、 LED/LCD驱动、I/O接口、实时时钟等。
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 （Inter IC BUS） 总线、单总线（1－WIRE BUS）、SPI（Serial Peripheral Interface）总线等。本章仅讨论I2C串行 总线。
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
应答信号 应答信号
非应答信号
star 从 0 A 被 A star 从 1 A 数
ST
t机 地
访
t机
问
地
据 A OP
址
子
址
地
址
W
R
主机读入 的一个字
节数据
主机要从从机读1个字节数据时，主机首先产 生START信号，然后紧跟着发送一个从机地址， 注意此时该地址的第8位为0，表明是向从机写命 令，这时候主机等待从机的应答信号(A)，当主机
for(i=0;i<8;i++)
{
scl=1;
delay();
rec=(rec<<1)|sda;//read in the sda
scl=0;
delay();
}
return(rec);
}
六、串行E2PROM AT24C02与单片机的通信
六、串行E2PROM AT24C02与单片机的通信
寻址字节的位定义
D7～D1位组成从机的地址。D0位是数据传送方向位，为“0” 时表示主机向从机写数据，为“1”时表示主机由从机读数据。
主控器发送开始信号后，立即发送寻址字节，这 时，总线上的所有器件都将寻址字节中的7位地址与自 己器件地址比较。如果两者相同，则该器件认为被主 控器寻址，并发送应答信号，被控器根据读，写位确 定自身是作为发送器还是接收器。
2、起始、终止信号和应答信号
起始信号(START)：如下图所示，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。
上拉电阻一般为10k
（一）、I2C总线的数据传送
1、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。
收到应答信号时，发送要访问的地址，继续等待
从机的应答信号，当主机收到应答信号后，主机 要改变通信模式(主机将由发送变为接收，从机将 由接收变为发送)所以主机发送重新开始信号，然
后紧跟着发送一个从机地址，注意此时该地址的 第8位为1，表明将主机设置成接收模式开始读取
数据，这时候主机等待从机的应答信号，当主机 收到应答信号时，就可以接收1个字节的数据，当
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数 据后，发送了非应答信号，从机就认为数据传输结束，并释放 SDA线。不论是以上哪种情况都会终止数据传输。
应答信号由接收器产生，总线上带有IIC总线接口的器件 很容易检测到这些信号。
一、典型信号模拟
为了保证数据传送的可靠性，标准的I2C总线的数 据传送有严格的时序要求。I2C总线的起始信号、终 止信号、应答发送“0”及非应答发送“1”的模拟时
序：
单片机在模拟IIC总线通信时，需要写出如下几 个关键部分的程序：总线初始化、启动信号、应 答信号、停止信号、写一个字节、读一个字节， 下面结合前面的时序图及文字描述写出这些相应 的子函数
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、IIC总线的相关术语
3、终止信号 void Stop(void) {
SDA = 0; SCL = 1; delay（）； SDA = 1; delay（）； }
4、应答信号
Void ack( ) {
uchar i； scl=1； while((sda==1)&&(i<200))i++； scl=0; delay( ); }
③地址：每一个IIC器件都有自己的地 址，以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(Serial DAta)：串行数据线。 ⑦SCL(Serial CLock)：串行时钟线。
接收完成后，主机发送非应答信号，表示不再接 收数据，主机进而产生停止信号，结束传送过程。
5、从机的寻址约定
为了消除IIC总线系统中主控器与被控器的地址选择线， 最大限度地简化总线连接线，IIC总线采用了独特的寻址约定， 规定了开始信号后的第一个字节为寻址字节，用来寻址被控 器件，并规定数据传送方向。