IIC总线与时序

只看该作者 · 2024-1-21 20:53

IIC总线是飞利浦公司上世纪80年代设计出来的一种总线通信方式，主要用来连接整体电路，它可以一个总线结构上连接多个设备。

很多人听到IIC总线、SPI总线、485总线什么的就会晕，其实，数据传输的接线方式，大体上就是两种：一种是并行接口，一种是串行接口。

并行接口是什么？用并行方式来传输数据的接口。假如我想传输几个8位的数据，那好，单片机上用8个IO传送数据，每次就能传送一个。假如想传输几个16位的数据呢？那就要用16个IO！优点是速度快，缺点是占用的IO太多了。

串行接口是什么？是指数据在有限的几个IO上按照顺序，一位一位的进行传输。这类有很多：UART、IIC、SPI、CAN、USB等等，只要是串行传输的接口，都是串口的一种。但是由于早期人们都习惯把UART口称为串口，导致很多人都习惯了说串口的时候特指UART口。就好像很多人把晶体和晶振都统称为晶振一样，但实际上这两种器件是有区别的。

什么是时序？时序是串行接口或者并行接口在进行数据传输的时候，传输线必须要遵守的时间的顺序！如果不按照时序来，数据传输肯定是会有问题的。

最明显的体现就是，有串行接口的器件的datasheet里面经常会有时序图。以昨天提到的PCF8591为例，下图是位传输的时序图：

下图是开始信号和结束信号的时序图：

下图是应答信号的时序图：

发送机在发送完一个8位数据字节后，会把DATA线拉高，接收机会在第九个时钟高电平到来前把DATA线拉低，SCL线拉低后，DATA线置一，完成应答的流程。

1万 · 2024-2-3 21:30

SCL信号是由主机（如微控制器）产生的，用于同步数据的传输。从机（如外设）必须根据SCL信号的上升沿和下降沿来捕获数据和地址信息。因此，在编程时，需要确保SCL信号的时序正确。

只看该作者 · 2024-2-6 12:24

在开始条件和设备地址之后，主设备和从设备之间进行数据传输。数据传输过程中，SCL线保持高电平，SDA线上的电平变化表示数据的传输方向和数据本身。

只看该作者 · 2024-2-6 21:14

SDA信号是双向的，用于在主机和从机之间传输数据。在传输数据时，需要确保SDA信号的时序正确，以确保数据的可靠传输。

只看该作者 · 2024-2-6 22:05

在IIC通信结束时，主机需要产生一个停止信号。这个信号由一个低电平到高电平的跳变表示，表示通信的结束。从机在检测到停止信号后，会退出接收模式。

只看该作者 · 2024-2-6 23:43

I2C总线的时钟线（SCL）用于同步数据传输。在I2C通信过程中，时钟信号由主设备（通常是一个微控制器）产生。需要注意的是，SCL线上的电平变化（上升沿和下降沿）定义了数据传输的时间。

只看该作者 · 2024-2-7 01:38

在设计和实现IIC通信时，确保上述时序关系的正确实现对于数据的可靠传输至关重要。

只看该作者 · 2024-2-7 02:40

IIC总线支持多主控和多从设备。
任何时刻只能有一个主设备控制总线。
从设备根据主设备的地址来响应数据传输。

只看该作者 · 2024-2-7 10:51

在IIC总线中，每个从机都有一个唯一的7位地址。主机需要发送正确的地址来寻址相应的从机。在寻址时，需要确保SDA信号的时序正确。

只看该作者 · 2024-2-7 11:25

IIC总线器件的I/O级、I/O电流、毛刺抑制、输出斜率控制和管脚电容等电气特性需要满足IIC总线规范，以保证信号的准确性和稳定性。

只看该作者 · 2024-2-7 16:18

在某些情况下，被控器可能需要延迟下一个数据字节的传输。这时，可以通过把时钟线SCL电平拉低并保持来实现等待状态。一旦被控器准备好继续传输数据，就会释放时钟线，使数据传输得以继续。

只看该作者 · 2024-2-7 18:34

主机可以在完成一次通信并发出停止信号后，紧接着再发出一个新的起始信号而不发出停止信号，这样可以在同一个主控器事务中连续访问不同的从设备。

2万 · 2024-2-7 22:25

在I2C通信过程中，可能会出现数据传输错误。例如，数据冲突、时钟同步问题等。在设计I2C通信程序时，需要考虑错误处理机制，以便在发生错误时能够恢复正常操作。

只看该作者 · 2024-2-7 22:38

IIC总线传输数据是一位一位进行的，每个位传输周期包含一个时钟脉冲。数据有效性是在时钟的高电平周期，即在SCL为高电平时，SDA线上的状态发生变化。

只看该作者 · 2024-2-9 09:16

I2C通信过程中，开始条件和结束条件用于标记数据传输的开始和结束。开始条件是SCL线为高电平时，SDA线由高电平向低电平变化；结束条件是SCL线为高电平时，SDA线由低电平向高电平变化。

只看该作者 · 2024-2-9 10:03

当多个主设备同时尝试控制I2C总线时，可能会发生总线仲裁。在仲裁过程中，优先级最高的主设备获得对总线的控制权。需要注意的是，在设计I2C系统时，要确保适当的总线仲裁机制以避免数据传输冲突。

1万 · 2024-2-9 10:55

I2C总线的数据线（SDA）用于在主设备和从设备之间传输数据。在I2C通信过程中，SDA线上的电平变化（上升沿和下降沿）表示数据传输的方向。当SCL线为高电平时，SDA线上的电平变化表示数据从主设备传输到从设备（写操作）；当SCL线为低电平时，SDA线上的电平变化表示数据从从设备传输到主设备（读操作）。