IIC总线协议.ppt
- 文档编号:2742896
- 上传时间:2022-11-10
- 格式:PPT
- 页数:28
- 大小:314KB
IIC总线协议.ppt
《IIC总线协议.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《IIC总线协议.ppt(28页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
I2C串行总线的组成及串行总线的组成及工作原理工作原理l采用串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简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。
更改和扩充极为容易。
l常用的串行扩展总线有:
常用的串行扩展总线有:
I2C(InterICBUS)总线、)总线、单总线单总线(1WIREBUS)、)、SPI(SerialPeripheralInterface)总线及)总线及Microwire/PLUS等。
等。
本课仅讨论本课仅讨论I2C串行总线。
串行总线。
I2C串行总线概述串行总线概述I2C总线是总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线,公司推出的一种串行总线,是具备多主机系统所需的包括总线裁决和高是具备多主机系统所需的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。
低速器件同步功能的高性能串行总线。
I2C总线只有两根双向信号线。
一根是数据线总线只有两根双向信号线。
一根是数据线SDA,另一根是时,另一根是时钟线钟线SCL。
I2C总线通过上拉电阻接正电源。
当总线总线通过上拉电阻接正电源。
当总线空闲空闲时,两时,两根线均为高电平。
连到总线上的任一器件输出的低电平,根线均为高电平。
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,即各器件的都将使总线的信号变低,即各器件的SDA及及SCL都是线都是线“与与”关系。
关系。
一、数据位的有效性规定一、数据位的有效性规定I2C总线进行数据传送时,总线进行数据传送时,时钟信号为高电平期间时钟信号为高电平期间,数据线上的数据必须保持稳定,只有在数据线上的数据必须保持稳定,只有在时钟线上的信时钟线上的信号为低电平期间号为低电平期间,数据线上的高电平或低电平状态才,数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。
允许变化。
I2C总线的数据传送总线的数据传送二、起始和终止信号二、起始和终止信号SCL线为高电平期间,线为高电平期间,SDA线由高电平向低电平的线由高电平向低电平的变化表示变化表示起始信号起始信号;SCL线为高电平期间,线为高电平期间,SDA线由低电平向高电平的线由低电平向高电平的变化表示变化表示终止信号终止信号。
起始和终止信号都是由主机发出的,在起始信号产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;在终止信号产生后,生后,总线就处于被占用的状态;在终止信号产生后,总线就处于空闲状态。
总线就处于空闲状态。
连接到连接到I2C总线上的器件,若具有总线上的器件,若具有I2C总线的硬件接口,总线的硬件接口,则很容易检测到起始和终止信号。
则很容易检测到起始和终止信号。
接收器件收到一个完整的数据字节后,有可能需要完接收器件收到一个完整的数据字节后,有可能需要完成一些其它工作,如处理内部中断服务等,可能无法立成一些其它工作,如处理内部中断服务等,可能无法立刻接收下一个字节,这时接收器件可以将刻接收下一个字节,这时接收器件可以将SCL线拉成低线拉成低电平,从而使主机处于等待状态。
直到接收器件准备好电平,从而使主机处于等待状态。
直到接收器件准备好接收下一个字节时,再释放接收下一个字节时,再释放SCL线使之为高电平,从而线使之为高电平,从而使数据传送可以继续进行。
使数据传送可以继续进行。
三、数据传送格式三、数据传送格式
(1)字节传送与应答)字节传送与应答每一个字节必须保证是每一个字节必须保证是8位长度。
数据传送时,先传位长度。
数据传送时,先传送最高位(送最高位(MSB),每一个被传送的字节后面都必须跟),每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位(即一帧共有随一位应答位(即一帧共有9位)。
位)。
由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时(如从机正在进行由于某种原因从机不对主机寻址信号应答时(如从机正在进行实时性的处理工作而无法接收总线上的数据),它必须将数据线置实时性的处理工作而无法接收总线上的数据),它必须将数据线置于高电平,而由主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送。
于高电平,而由主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送。
如果从机对主机进行了应答,但在数据传送一段时间后无法继如果从机对主机进行了应答,但在数据传送一段时间后无法继续接收更多的数据时,从机可以通过对无法接收的第一个数据字节续接收更多的数据时,从机可以通过对无法接收的第一个数据字节的的“非应答非应答”通知主机,主机则应发出终止信号以结束数据的继续通知主机,主机则应发出终止信号以结束数据的继续传送。
传送。
当主机接收数据时,它收到最后一个数据字节后,必须向从机当主机接收数据时,它收到最后一个数据字节后,必须向从机发出一个结束传送的信号。
这个信号是由对从机的发出一个结束传送的信号。
这个信号是由对从机的“非应答非应答”来实来实现的。
然后,从机释放现的。
然后,从机释放SDA线,以允许主机产生终止信号。
线,以允许主机产生终止信号。
(2)数据帧格式)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,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。
又包括真正的数据信号。
在总线的一次数据传送过程中,可以有以下几种组合在总线的一次数据传送过程中,可以有以下几种组合方式:
方式:
在起始信号后必须传送一个从机的地址(在起始信号后必须传送一个从机的地址(7位),第位),第8位是数据的传送方向位(位是数据的传送方向位(R/W),用),用“0”表示主机发送表示主机发送数据(数据(W),),“1”表示主机接收数据(表示主机接收数据(R)。
每次数据)。
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。
信号,马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。
a、主机向从机发送数据,数据传送方向在整个、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:
传送过程中不变:
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。
由从机向主机传送。
A表示应答,表示应答,A非表示非应答(高电平)。
非表示非应答(高电平)。
S表示起始信号,表示起始信号,P表示表示终止信号。
终止信号。
b、主机在第一个字节后,立即从从机读数据、主机在第一个字节后,立即从从机读数据c、在传送过程中,当需要改变传送方向时,起、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,但两次始信号和从机地址都被重复产生一次,但两次读读/写方向位正好反相。
写方向位正好反相。
四、总线的寻址四、总线的寻址I2C总线协议有明确的规定:
采用总线协议有明确的规定:
采用7位的寻址字节位的寻址字节(寻址字节是起始信号后的第一个字节)。
(寻址字节是起始信号后的第一个字节)。
(1)寻址字节的位定义)寻址字节的位定义D7D1位组成从机的地址。
位组成从机的地址。
D0位是数据传位是数据传送方向位,为送方向位,为“0”时表示主机向从机写数据,时表示主机向从机写数据,为为“1”时表示主机由从机读数据。
时表示主机由从机读数据。
l主机发送地址主机发送地址时,总线上的每个从机都将这时,总线上的每个从机都将这7位位地址码与自己的地址进行比较,如果相同,则认地址码与自己的地址进行比较,如果相同,则认为自己正被主机寻址,根据为自己正被主机寻址,根据R/T位将自己确定为位将自己确定为发送器或接收器发送器或接收器。
l从机的地址从机的地址由固定部分和可编程部分组成。
在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。
如一个从机的最大数目。
如一个从机的7位寻址位有位寻址位有4位是固定位是固定位,位,3位是可编程位,这时仅能寻址位是可编程位,这时仅能寻址8个同样的器个同样的器件,即可以有件,即可以有8个同样的器件接入到该个同样的器件接入到该I2C总线系总线系统中统中。
一、典型信号模拟一、典型信号模拟为了保证数据传送的可靠性,标准的为了保证数据传送的可靠性,标准的I2C总线的数据总线的数据传送有严格的时序要求。
传送有严格的时序要求。
I2C总线的起始信号、终止信总线的起始信号、终止信号、发送号、发送“0”及发送及发送“1”的模拟时序的模拟时序:
总线数据传送的模拟总线数据传送的模拟主机可以采用不带主机可以采用不带I2C总线接口的单片机,如总线接口的单片机,如80C51、AT89C2051等单片机,利用软件实现等单片机,利用软件实现I2C总线的数据传总线的数据传送,即软件与硬件结合的信号模拟。
送,即软件与硬件结合的信号模拟。
二、典型信号模拟子程序二、典型信号模拟子程序
(1)起始信号)起始信号VoidT2CStart(void)SDA=1;SomeNop();SCL=1;SomeNop();SDA=0;SomeNop();
(2)终止信号)终止信号voidI2cStop(void)SDA=0;SomeNop();SCL=1;SomeNop();SDA=1;SomeNop();I2C总线的数据传送格式总线的数据传送格式I2C总线共有总线共有4种数据传输方式:
主发送方式,主接收种数据传输方式:
主发送方式,主接收方式,从接收方式,从发送方式方式,从接收方式,从发送方式I2C总线上数据传送的基本单位为字节,采用高位在前总线上数据传送的基本单位为字节,采用高位在前的格式。
主从器件之间一次传输的数据称为一帧,由的格式。
主从器件之间一次传输的数据称为一帧,由启动信号、若干个数据字节和应答位以及停止信号组启动信号、若干个数据字节和应答位以及停止信号组成。
成。
(1)字节传送与应答)字节传送与应答利用利用I2C总线进行数据传送时,传送的字节数是没有限制总线进行数据传送时,传送的字节数是没有限制的,但是每一个字节必须保证是的,但是每一个字节必须保证是8位长度。
数据传送时,位长度。
数据传送时,先传送最高位(先传送最高位(MSB),每一个被传送的字节后面都必),每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位(即一帧共有须跟随一位应答位(即一帧共有9位),如图所示:
位),如图所示:
应答时序图I2C总线的数据传送格式总线的数据传送格式a、主机向从机发送数据,数据传送方向在整个传送过、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:
程中不变:
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。
示数据由从机向主机传送。
A表示应答,表示应答,表示非应答(高电平)。
表示非应答(高电平)。
S表示起始信号,表示起始信号,P表示终止信号。
表示终止信号。
在总线的一次数据传送过程中,可以有以下几种组合在总线的一次数据传送过程中,可以有以下几种组合方式:
方式:
I2C总线的数据传送格式总线的数据传送格式
(2)数据帧格式)数据帧格式b、主机在第一个字节后,立即由从机读数据、主机在第一个字节后,立即由从机读数据c、在传送过程中,当需要改变传送方向时,起始信号、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,但两次读和从机地址都被重复产生一次,但两次读/写方向位正写方向位正好反相。
好反相。
I2C总线的寻址总线的寻址I2C总线协议有明确的规定:
采用总线协议有明确的规定:
采用7位的寻址字节位的寻址字节(寻址字节是起始信号后的第一个字节)。
(寻址字节是起始信号后的第一个字节)。
(1)寻址字节的位定义)寻址字节的位定义D7D1位组成从机的地址。
位组成从机的地址。
D0位是数据传送方向位是数据传送方向位,为位,为“0”时表示主机向从机写数据,为时表示主机向从机写数据,为“1”时表时表示主机由从机读数据。
示主
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- IIC 总线 协议