IIC总线协议和硬件介绍

一、IIC总线协议和硬件介绍

1、IIC总线协议

1）IIC总线的概念

IIC总线是一种串行总线，用于连接微控制器及其外围设备，具有以下特点：

①两条总线线路：一条串行数据线（SDA），一条串行时钟线（SCL）

②每个连接到总线的器件都可以使用软件更具它的唯一的地址来识别

③传输数据的设备间是简单的主从关系

④主机可以用作主机发送器或主机接收器

⑤它是一个多主机总线，两个或多个主机同时发起数据传输时，可以通过冲突检测和仲裁来方式数据被破坏

⑥串行的8位双向数据传输，位速率在标准模式下可达100kbit/s，在快速模式下可达400kbit/s，在高速模式下可达3.4Mbit/s

⑦片上的滤波器可以增加干扰功能，保证数据的完整

⑧连接到同一总线上的IC数量受到总线最大电容的限制



发送器：发送数据到总线的器件

接收器：从总线接收数据的器件

主机：发起/停止数据传输、提供时钟信号的器件

从机：被主机寻址的器件

多主机：可以有多个主机试图去控制总线，但是不会破坏数据

仲裁：当多个主机试图去控制总线时，通过仲裁可以使得只有一个主机获得总线控制权，并且它传输的信息不会被破坏

同步：多个器件同步时钟信号的过程

2）IIC总线的信号类型

IIC总线在传送数据过程中共有3种类型信号：开始信号、结束信号和响应信号

①开始信号（S）：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据

②结束信号（P）：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据

③响应信号（ACK）：接收器在接收到8位数据后，在第9个时钟周期，拉低SDA电平。



开始信号S和结束信号P



应答信号ACK

3）IIC总线的数据传输格式

发送到SDA线上的每个字节必须是8位的，每次传输可以发送的字节数量不受限制。每个字节后必须跟一个响应位。首先传输的是数据最高位。

如果从机要完成一些其他功能后才能继续接收或发送，从机可以拉低SCL迫使主机进入等待状态。当从机准备好接收并释放SCL后，数据继续传输。如果主机在传输数据期间也需要完成一些其他功能叶可以拉低SCL以占住总线。

启动一个传输时，主机先发出S信号，然后发出8位数据。前7位为从机地址，第8位表示传输方向（0表示写操作，1表示读操作）。被选中的从机发出响应信号。跟着传输一系列字节及响应位。最后，主机发出P信号结束。



下列三种情况不会有ACK信号：

①当从机不能响应从机地址时（从机忙于其他事无法响应IIC总线操作或这个地址没有对应从机），在第9个SCL周期内SDA线没有被拉低，即没有ACK信号。这时，主机发送一个P信号终止传输或者重新发送一个S信号开始新的传输

②从机接收器在传输过程中不能接收更多的数据时，也不会发出ACK信号。主机意识到这点，从而发出一个P信号终止传输或者从新发送一个S信号开始新的传输

③主机接收器在接收到最后一个字节时，也不会发出ACK信号，于是，从机发送器释放SDA线，允许主机发送P信号结束传输

2、S3C2440 IIC总线控制器寄存器介绍

S3C2440的IIC接口有4种工作方式：主机发送器、主机接收器、从机发送器、从机接收器



S3C2440使用4个寄存器来完成所有IIC的操作

1）IICCON寄存器

IICCON寄存器用于控制是否发出ACK信号、设置发送器的时钟、开启IIC中断，并标识中断是否发生



使用IICCON寄存器时，应注意

①发送模式的时钟频率由位[6]、位[3:0]联合决定。另外，当IICCON[6]=0时，IICCON[3:0]不能取0或1

②IIC中断在以下三种情况下发生：当发出地址信息或接收到一个从机地址并且吻合时，当总线仲裁失败时，当发送/接收完一个字节的数据（包括相应位）时

③基于SDA、SCL线上时间特性的考虑，要发送数据时，先将数据写入IICDS寄存器，然后再清除中断

④如果IICCON[5]=0，IICCON[4]将不能正常工作。所以，即使不使用IIC中断，也要讲IICCON[5]设为1

2）IICSTAT寄存器

IICSTAT寄存器用于选择IIC接口的工作模式，发出S信号、P信号，使能接收/发送功能，并标识各种状态，比如总线仲裁是否成功、作为从机时是否被寻址、是否接收到0地址、是否接收到ACK信号



3）IICADD寄存器

IICADD寄存器[7:1]表示从机地址，IICADD寄存器在串行输出使能位IICSTAT[4]为0时，才可以写入，在任何时候都可以读取

4）IICDS寄存器

IICDS寄存器[7:0]，保存要发送或已经接收到的数据，IICDS寄存器在串行输出使能位IICSTAT[4]为1时，才可以写入，在任何时候都可以读取