IIC通信协议总结[通俗易懂]

IIC通信协议总结[通俗易懂](1)概述I2C(Inter-IntegratedCircuit 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

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

IIC通信协议总结[通俗易懂]

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:

IIC通信协议总结[通俗易懂]

      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。

IIC通信协议总结[通俗易懂]

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。

IIC通信协议总结[通俗易懂]

图(4)

d.数据帧格式

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。

在起始信号后必须传送一个从机的地址(7位),第8位是数据的传送方向位(R/T),用“0”表示主机发送数据(T),“1”表示主机接收数据(R)。{
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。

在总线的一次数据传输过程中,可以有以下几种组合方式:
[1]

主机向从机发送数据,数据传送方向在整个传送过程中不变:

IIC通信协议总结[通俗易懂]

注:有阴影部分表示数据由主机向从机传送,无阴影部分则表示
数据由从机向主机传送。
    A
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。

[2]主机在第一个字节后,立即从从机读数据:
IIC通信协议总结[通俗易懂]

[3]在传送过程中,当需要改变传送方向时,起始信号和从机地址都被重复产生一次,但两次读/写方向位正好反相:
IIC通信协议总结[通俗易懂]

一般情况下,[3]是比较常见的,比如MPU6050模块,

发送起始信号

等待从机应答

写一个从机地址+0(表示写),

等待从机应答

发送一个字节的MPU6050加速度存储寄存器地址,

等待从机应答

再发送一次起始信号

等待从机应答

写一个从机地址+1(表示读)

等待从机应答

读取MPU6050传感器数据

主机非应答

e.IIC信号的模拟

主机可以采用不带I2C总线接口的单片机,如80C51、AT89C2051等单片机,利用软件实现I2C总线的数据传送,即软件与硬件结合的信号模拟。即使是含有IIC硬件的单片机(如stm32 103系列)也有一定的缺陷,所以一般也会模拟IIC的时序。现将具体时间截图如下:
IIC通信协议总结[通俗易懂]
具体的程序代码如下:

//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。

}

//产生停止信号

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);

}

//主机产生应答信号ACK

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;

}

//等待从机应答信号,我们只负责主机应答信号的产生,从机应答信号
//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.
}





版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。

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...

(0)


相关推荐

  • 全新企业发卡系统源码/带有代理功能发卡平台源码[通俗易懂]

    全新企业发卡系统源码/带有代理功能发卡平台源码[通俗易懂]☑️编号:ym286☑️品牌:无☑️语言:PHP☑️大小:105MB☑️类型:企业发卡系统☑️支持:pc+wap????欢迎免费领取(注明编号)????✨源码介绍全新企业发卡系统源码,带有代理功能的发卡平台源码,目前应该算是最完美的一款了,亲测可运营。并且多套模板可以切换,有需要的自取吧。更新说明:支付界面短链接二维码后台模板等修复及一些细节优化pc用户端后台稍微美化(颜色调整)安卓用户端后台界面UI美化重写,商户头像根据QQ获取Admin后台登录页面重写(

  • haproxy配置详解_核心交换机配置教程

    haproxy配置详解_核心交换机配置教程Linux Haproxy详细配置教程

  • 河北省理科2001——2010年一分一档表[通俗易懂]

    河北省理科2001——2010年一分一档表[通俗易懂]VirtualBox.bat:C:cd”\ProgramFiles\Oracle\VirtualBox”VBoxManagestartvm”CentOS-6.5″–typeheadless

  • Tomcat闪退解决方案[通俗易懂]

    Tomcat闪退解决方案[通俗易懂]问题Tomcat启动后闪退,tomcat可以通过命令行startup或直接双击startup.bat执行通常发生闪退时,我们可以尝试在命令行中执行一下startup命令出现图片上的情况请点击这里↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑如果执行命令行没有明确信息提示,如下图这种情况请继续往下看~o.0!!!解决方案上图情况显示一切正常,就是说所有的tomcat,jdk,jre的配置都没有问题!注意这里的没有问题指的是你并没有少配置什么东西,仅仅是不缺少基础的配置接下来我们

  • 因果推断学习笔记三——Uplift模型「建议收藏」

    因果推断学习笔记三——Uplift模型「建议收藏」一、Uplift模型因果推断在互联网界应用主要是基于Upliftmodel来预测额外收益提升ROI。Uplift模型帮助商家计算人群营销敏感度,驱动收益模拟预算和投放策略制定,促成营销推广效率的最大化。同时如何衡量和预测营销干预带来的“增量提升”,而不是把营销预算浪费在“本来就会转化”的那部分人身上,成为智能营销算法最重要的挑战。举个例子????:对用户A和用户B都投放广告,投放广告后用户A的CVR(转化量/点击量)为5%,用户B的CVR为4%,那么是否就给用户A投广告呢?仅从投放广告后的结果来看是这

  • 关于python项目依赖生成,数据导出和导入

    关于python项目依赖生成,数据导出和导入

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。

关注全栈程序员社区公众号