电子工程师笔记，I2C知识简介之底层协议

I2C知识简介之底层协议

I2C：IIC，Inter-Integrated Circuit，两线式串行总线，由Philips公司开发；是一种半双工通信方式，传输速度由SCL的时钟频率决定：

标准速度100kbps，

快速模式400kpbs，

高速模式可达3.4Mbit/s；

I2C协议，从以下6个方面去了解：

1）空闲状态；2）开始信号；3）停止信号；4）应答信号；5）数据的有效性；6）数据传输。

1）空闲状态

SDA、SCL同时处于高电平，各个外围器件的输出级场效应管均处于截止状态，释放总线；

2）起始、停止信号

SCL保持高、SDA出现跳变过程时的信号，如下图示：

因空闲状态时，SCL、SDA都保持高，所以当SDA发生由高变低这个过程时，即表示开始要有动作发生，故此时为起始信号；反之，当SDA由低变高这个过程发生时，又预示着即将进入空闲状态，故表示停止信号（注：此过程中，SCL一直为高）。

//产生IIC起始信号void IIC_Start(void){ SDA_OUT(); //设置SDA IO为输出 IIC_SDA = 1;  IIC_SCL = 1; delay_us(4); IIC_SDA = 0; //START:when CLK is high,DATA change form high to low  delay_us(4); IIC_SCL = 0; //钳住I2C总线，准备发送或接收数据}

//产生IIC停止信号void IIC_Stop(void){ SDA_OUT(); //设置SDA IO为输出 IIC_SCL = 0; IIC_SDA = 0; //STOP:when CLK is high DATA change form low to high delay_us(4); IIC_SCL = 1;  IIC_SDA = 1; //发送I2C总线结束信号 delay_us(4); }

3）应答信号ACK

发送器每发送完一个字节（8bit），都需要接收器反馈一个应答信号，来表示接收是否成功；若反馈0，则表示应答ACK成功；反之为NACK；

因发送一个字节需要8个时钟脉冲，所以应答信号发生在第9个时钟脉冲期间；

对于一个有效应答ACK信号的要求：

接收器在第9个脉冲之前的低电平期间，将SDA信号拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。

//等待应答信号到来//返回值：1，接收应答失败// 0，接收应答成功u8 IIC_Wait_Ack (void){ u8 ucErrTime = 0; SDA_IN(); //SDA设置为输入 IIC_SDA = 1; delay_us(1); //将SDA和SCL都拉高  IIC_SCL = 1; delay_us(1); while (READ_SDA) //等待接收器发出应答信号 { ucErrTime++; if(ucErrTime > 250) { IIC_Stop(); return 1; } } IIC_SCL = 0; //时钟输出0  return 0; }

//产生ACK应答void IIC_Ack(void){ IIC_SCL = 0; SDA_OUT(); IIC_SDA = 0; delay_us(2); IIC_SCL = 1; delay_us(2); IIC_SCL = 0;}//不产生ACK应答 void IIC_NAck(void){ IIC_SCL = 0; SDA_OUT(); IIC_SDA = 1; delay_us(2); IIC_SCL = 1; delay_us(2); IIC_SCL = 0;} 

4）数据有效性

I2C传输数据时，只发生在SCL为高电平期间，且SDA数据必需保持稳定；只有在SCL为低电平期间，才允许SDA数据发生变化；

5）数据传输

数据位的传输是边沿触发，在SCL时钟的同步控制下，逐位地串行传送每一位数据。

//IIC发送一个字节，返回从机有无应答//1，有应答//0，无应答 void IIC_Send_Byte (u8 txd){  u8 t;  SDA_OUT();  IIC_SCL=0; //接低时钟开始数据传输 for (t=0; t<8; t++) {  if ((txd & 0x80) >> 7) IIC_SDA = 1; else IIC_SDA = 0;  txd <<= 1;  delay_us(2);  IIC_SCL = 1; delay_us(2);  IIC_SCL = 0;  delay_us(2); } } 

//读1个字节，ACK=1时，发送ACK；ACK=0时，发送NACKu8 IIC_Read_Byte (unsigned char ack){ unsigned char i, receive = 0;  SDA_IN(); //SDA设置为输入 for (i=0; i<8; i++ ) { IIC_SCL = 0;  Delay_us(2); IIC_SCL = 1; receive <<= 1; if (READ_SDA) receive++;  Delay_Us(1);  } if (!ack) IIC_NAck(); //发送NACK else IIC_Ack(); //发送ACK  return receive;}