大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。
(1)概述
I2C(Inter-Integrated Circuit BUS) 集成电路总线,该总线由NXP(原PHILIPS)公司设计,多用于主控制器和从器件间的主从通信,在小数据量场合使用,传输距离短,任意时刻只能有一个主机等特性。
经常IIC和SPI接口被认为指定是一种硬件设备,但其实这样的说法是不尽准确的,严格的说他们都是人们所定义的软硬结合体,分为物理层(四线结构)和协议层(主机,从机,时钟极性,时钟相位)。
IIC,SPI的区别不仅在与物理层,IIC比SPI有着一套更为复杂的协议层定义。下面来分别说明一下IIC的物理层和协议层。
(2)IIC的物理层
a.只要求两条总线线路,一条是串行数据线SDA,一条是串行时钟线SCL。(IIC是半双工,而不是全双工)。
b.每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和其它器件通信,主机/从机角色和地址可配置,主机可以作为主机发送器和主机接收器。
c.IIC是真正的多主机总线,(而这个SPI在每次通信前都需要把主机定死,而IIC可以在通讯过程中,改变主机),如果两个或更多的主机同时请求总线,可以通过冲突检测和仲裁防止总线数据被破坏。
d.传输速率在标准模式下可以达到100kb/s,快速模式下可以达到400kb/s。
e.连接到总线的IC数量只是受到总线的最大负载电容400pf限制。
一个典型的IIC接口如下图(1)所示
图(1)
(3)IIC的协议层
IIC的协议层才是掌握IIC的关键。现在简单概括如下:
a.数据的有效性
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。
如图(2)所示:
图(2)
b.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,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,要注意起始和终止信号都是由主机发出的,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。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,对起始条件和结束条件的描述如下图(3)所示。
图(3)
c.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,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,如图(4)所示。
图(4)
d.数据帧格式
这里小编在驱动MPU6050模块的时候,就犯过这样的错误,它写的MPU6050从机地址是0x68,因为发送从机地址的时候,要加一位读写方向位,因为刚开始应该是向这个MPU6050里写从机里某个寄存器的地址,所以应该是7位地址 0x68(1101000)+二进制位0=11010000)也就是0xD0,表示要向该IIC设备里写东西,然后再紧接着写入IIC设备里的寄存器地址,而我直接写入了0x68,导致出错},每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。但是,若主机希望继续占用总线进行新的数据传送,则可以不产生终止信号,马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。
数据由从机向主机传送。
表示应答(低电平),
A
非表示非应答(高电平)。
S
表示起始信号,
P
表示终止信号。
一般情况下,[3]是比较常见的,比如MPU6050模块,
//产生起始信号
void I2C_Start(void)
{
I2C_SDA_OUT();//配置一下引脚,引脚设置为输出
I2C_SDA_H;//把数据线拉高
I2C_SCL_H;//把时钟线拉高
delay_us(5);//延时5微秒,要求大于4.7微秒
I2C_SDA_L;
//拉低,产生下降沿
delay_us(6);//这个过程大于4微秒
I2C_SCL_L;//最后一定要把这个时钟线拉低,因为只有时钟线拉低的时候才允许数据变化。
}
void I2C_Stop(void)
{
I2C_SDA_OUT();
I2C_SCL_L;
I2C_SDA_L;
I2C_SCL_H;
delay_us(6);
I2C_SDA_H;
delay_us(6);
}
void I2C_Ack(void)
{
I2C_SCL_L;
I2C_SDA_OUT();
I2C_SDA_L;
delay_us(2);
I2C_SCL_H;
delay_us(5);
I2C_SCL_L;
}
//主机不产生应答信号NACK
void I2C_NAck(void)
{
I2C_SCL_L;
I2C_SDA_OUT();
I2C_SDA_H;
delay_us(2);
I2C_SCL_H;
delay_us(5);
I2C_SCL_L;
}
//我们不控制。
//返回值:1 接收应答失败
// 0 接收应答成功
u8 I2C_Wait_Ack(void)
{
u8 tempTime=0;
I2C_SDA_IN(); //配置为上拉输入。
I2C_SDA_H; //主机释放数据总线,等待从机产生应答信号
delay_us(1);
I2C_SCL_H;
delay_us(1);
//等待从机对数据总线的操作。低电平代表应答
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_I2C,I2C_SDA))
{
tempTime++;
//这个属于软件延时,不一定准确。
if(tempTime>250) //如果时间超时,没有应答就停止。
{
I2C_Stop();
return 1; //没有响应的话返回1.
}
}
I2C_SCL_L;
return 0; //如果有响应的话就返回0.
}
发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/130131.html原文链接:https://javaforall.cn
【正版授权,激活自己账号】: Jetbrains全家桶Ide使用,1年售后保障,每天仅需1毛
【官方授权 正版激活】: 官方授权 正版激活 支持Jetbrains家族下所有IDE 使用个人JB账号...