IIC串行通信协议详解：主从结构与数据传输

串行通信协议IIC (Inter-Integrated Circuit) 是一种用于在嵌入式系统中进行短距离、双向、同步通信的标准化接口，特别适合在一个电路板上多个芯片之间的高效数据交换。IIC协议基于简单的二进制通信，具有低功耗、易于扩展和灵活的特性。 IIC总线由两条线组成，分别是SCL（Serial Clock）时钟总线和SDA（Serial Data）数据总线。SCL控制数据传输的节奏，SDA承载实际的数据信息。单片机通常扮演为主机角色，因为它能够发送和接收数据，并通过唯一的7位设备地址来区分不同的从机。从机则被动响应，只接受主机的命令。 在IIC通信中，工作原理如下： 1. 主机通过发送起始信号（START）启动总线，确保其他设备处于空闲状态，避免冲突。当主机发送包含从机地址和数据传输方向的字节时，能同时识别通信目标和数据流向。 2. 被寻址的从机收到起始信号后发送应答信号（ACK），确认通信的开始。数据传输过程中，数据的发送和接收取决于数据的方向，不会发生混淆。 3. IIC支持多主机模式，但同一时刻只有一个主机可以发送数据。如果有多台主机，IIC协议会检测并处理冲突，确保数据的正确传输。 4. 数据传输采用串行方式进行，主机与从机交替发送和接收数据，直至通信结束。主机通过发送停止信号（STOP）通知所有从机通信已结束，总线返回空闲状态。 5. 主机通过IIC总线上的设备地址确保每台连接的设备都能准确地被识别，从而实现多设备间的独立通信。 6. 每个IIC帧由一个起始信号、数据、应答信号和一个停止信号组成，其中数据字节的最右边一位决定了数据的传输方向，这对于确保通信的正确性至关重要。 IIC协议提供了一种简单、高效的通信机制，广泛应用于各种嵌入式系统中，例如传感器、微控制器和数字信号处理器之间的数据交换。其优势在于简化硬件设计，减少连线，降低功耗，使得系统设计更加紧凑和灵活。