原创 IIC总线之原理及应用

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IIC总线之原理及应用

IIC总线是Philips公司推出的串行总线标准，它只需要数据线（SDA）和时钟线（SCL）就能实现完善的全双工数据传输，即CPU与各个外围器件仅靠这两条线来进行信息交换。总线上扩展的外围器件以及外设接口通过总线来寻址，是一种具备总线仲裁和高低速设备同步等功能的高性能多主机总线。所有挂接在IIC总线上的器件和接口电路都应该具有IIC总线接口，而且要依靠SDA发送的地址信号来寻址，不需要片选线。这样一来，系统的组成就非常简单了，芯片管脚的数量少，成本也低，因此IIC总线得到了非常广泛的应用。

下图是TI公司的IIC解决方案中一个典型的IIC总线系统结构，可知IIC总线上可以挂接多个器件，但是其中每个器件都必须支持IIC总线通讯协议。

而且所有的外围器件都需要有唯一的7位地址，它由器件地址（4位）和引脚地址（3位）两部分组成。

（1）器件地址：IIC器件在出厂时就已经确定下来了，例如AT24C系列的串行EEPROM的器件地址为1010，用户是不能更改的；

（2）引脚地址：由外围器件的地址引脚（A2、A1、A0）来确定，由用户根据需要来设置。

D7~D1位组成从机的地址，D0位是数据的传送位，“0”表示写操作，“1”表示读操作。

我这次调试的IIC器件是AT24系列的串行EEPROM，它的型号比较多，我手里用的是AT24C08这个芯片，它使用起来占用单片机的I/O端口很少，硬件连接也比较简洁，但是为了调通这个芯片，本人也是费了不少的心思！

IIC总线在数据传输过程中共有三种信号，即起始信号、终止信号和应答信号。分别如下图所示：

（1）Start and Stop Definition:

析：起始信号是在时钟线SCL为高电平期间，数据线SDA上的下降沿信号表示，只有起始信号出现后，才可以进行后续的IIC总线寻址或数据传输等。在起始信号产生后，总线就处于被占用的状态。而且随后必须传送一个从机的地址（7位），第8位是数据的传送方向位（R/W非），用“0”表示主机发送数据，“1”表示主机接收数据。

终止信号是在时钟线SCL为高电平期间，数据线SDA上的上升沿信号表示，只要终止信号一出现，则所有的IIC总线操作都立即结束，且释放总线控制权。在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。

（2）Output Acknowledge:
       

析：应答信号用于表明IIC总线数据传输的结束。IIC总线传输数据时，一个字节数据传送完毕后都必须由主器件产生应答信号。主器件在第9个时钟位上释放数据总线SDA，使其处于高电平状态，此时从器件输出低电平拉低数据总线SDA作为应答信号。

注：我这个代码利用了AT24C08可以掉电保持数据的功能，设置了一个标准的电子时钟，在掉电重启之后（即使重新烧入程序），系统仍然会按照掉电之前的时间继续Moving。

附录：

（1）源代码：   

（2）几个很好的参考资料

IIC总线规范说明：       https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/2010/5/14/0fe6fe7d-f377-47c2-938f-1c34588ffa12.rar

TI公司的IIC Guide：      https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/2010/5/14/d56423f5-3fc0-47a3-9281-9895b44e4ed9.rarhttps://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/2010/5/14/35f0c27d-fd67-403c-b688-a430fd065851.rarhttps://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/2010/5/14/ef671f34-cc6f-4caa-b204-e6cda46aa1db.rar