IIC总线工作原理详解

"IIC总线原理，包括其工作方式、时序、通信协议及四种关键信号：开始信号、停止信号、重新开始信号和应答信号。" IIC（Inter-Integrated Circuit）总线是一种简单而高效的两线制串行通信协议，由Philips（现NXP Semiconductors）开发，常用于微控制器与外部设备之间的通信，如传感器、实时时钟、LCD驱动器等。IIC总线的核心特点在于其简单性和可靠性，仅需要两条线——串行数据线SDA和串行时钟线SCL。 IIC协议规定了数据传输的方向和对象完全由主机控制。主机可以是微控制器或其他能够发起通信的设备，它负责产生时钟信号SCL，并按照特定的时序在SDA线上发送和接收数据。数据传输时，每个数据位都与SCL的一个时钟周期相对应。在时钟线为高电平时，SDA线上的数据必须稳定；而在时钟线为低电平时，SDA线上的电平可以改变，完成数据的传输。 1. 数据有效性：数据在IIC总线上传输时，是从最高位开始的。每个数据位都与SCL的一个上升沿对齐，数据线上的电平在SCL高电平期间保持不变。数据0表示SDA线为低电平，数据1则为高电平。 2. 关键信号： - 开始信号(START)：在SCL为高电平时，SDA线由高电平下降到低电平，表示数据传输的开始。主机通过发送开始信号来占用总线并开始通信。 - 停止信号(STOP)：同样在SCL为高电平时，SDA线由低电平上升到高电平，表示数据传输的结束。主机发送停止信号后，总线进入空闲状态。 - 重新开始信号(RESTART)：在不发送停止信号的情况下，主机可以通过在SCL为高电平时将SDA线从低电平拉高，再次产生开始信号，实现新的数据传输，而无需等待SCL线变为低电平。 - 应答信号(Acknowledge)：在数据传输过程中，接收方通过在SCL的一个低电平周期内将SDA线拉低来回应传输的数据已被接收。如果接收方未应答（SDA线保持高电平），则表示数据传输出错。 IIC协议的这种设计使得系统扩展容易，每个设备都有唯一的地址，可以作为接收器或发送器，可以在主模式或从模式下工作。此外，IIC总线的仲裁机制使得多个主设备可以共存，避免了数据冲突。 IIC总线是嵌入式系统中一种实用的通信接口，尤其适用于那些需要低功耗和简单连接的应用。由于其灵活性和高效性，IIC总线在现代电子设计中被广泛采用。