IIC总线详解：从基础到应用

"IIC从零都有的学习笔记" IIC（Inter-Integrated Circuit）总线是一种由飞利浦（现NXP）公司设计的简单、低功耗、双向二线制串行接口，广泛应用于嵌入式系统中，用于设备间的通信。IIC总线的主要特点是其高效和灵活性，它允许多个主控设备与多个从属设备进行通信，且只需两根线：数据线SDA和时钟线SCL。这种通信协议支持标准模式（100Kbit/s）、快速模式（400Kbit/s）、增强快速模式（1Mbit/s）、高速模式（3.4Mbit/s）以及极速模式（最高可达5Mbit/s）。 在硬件结构上，IIC总线的SDA和SCL线通常通过上拉电阻连接到电源，确保在无设备驱动时线路上维持高电平。每个连接到总线的设备都有一个独特的7位地址，前四位标识设备类型，后三位可编程，最多可挂载8个相同类型的设备。此外，还有少数情况下的10位寻址，但并不常见。 在总线寻址过程中，主控设备发送7位地址字节，其中D7至D1位构成从机地址，D0位作为数据传输方向标志。当D0为0时，数据流向从机；为1时，数据从从机流向主机。所有从机都会监听地址，并在匹配自身地址时响应。 数据传输遵循严格的时序规则，数据在时钟信号为低电平期间改变，高电平时保持稳定。起始信号（SCL高电平时SDA下降）和终止信号（SCL高电平时SDA上升）由主控设备产生，分别标志着通信的开始和结束。起始信号后，总线由主控设备占用，终止信号后，总线返回空闲状态。每个字节包括8位数据，传输顺序为高位优先，每个字节传输后，接收方需回应一个应答位，通常是低电平表示接收成功。 IIC协议还有其他衍生标准，如SMBus（System Management Bus）、PMBus（Power Management Bus）、IPMI（Intelligent Platform Management Interface）、DDC（Display Data Channel）和ATCA（AdvancedTCA），它们在特定应用领域扩展了IIC的功能。 IIC总线是一种强大的通信机制，适用于需要简洁、高效接口的嵌入式系统。理解和掌握IIC协议及其操作原理对于进行嵌入式系统设计和调试至关重要。