I2C原理和上拉下拉電阻的介紹

I2C原理和上拉下拉電阻的介紹REPORTER：DATE:2012/11/14目錄1、I2C總線的概念2、I2C總線的特點(diǎn)3、總線的基本操作

4、上拉電阻和下拉電阻介紹5、debug經(jīng)驗(yàn)分享I2C總線的概念I(lǐng)2C總線支持任何IC生產(chǎn)過(guò)程（CMOS、雙極性）。兩線制――串行數(shù)據(jù)線（SDA）和串行時(shí)鐘（SCL）線在連接到總線的器件間傳遞信息每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址識(shí)別（無(wú)論是微控制器LCD驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)器或鍵盤接口），而且都可以作為一個(gè)發(fā)送器或接收器（由器件的功能決定）。發(fā)送器和接收器外器件在執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)也可以被看作是主機(jī)或從機(jī)。主機(jī)是初始化總線的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)的器件，此時(shí)任何被尋址的器件都被認(rèn)為是從機(jī)I2C總線的概念?.主機(jī)和從機(jī)：總線上可以有一個(gè)或多個(gè)主機(jī)，總線運(yùn)行由主機(jī)控制。主機(jī)是指啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)起始信號(hào)）、發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)、傳送結(jié)束時(shí)發(fā)出終止信號(hào)的器件。通常，主機(jī)由各種單片機(jī)或其他微處理器充當(dāng)。被主機(jī)尋訪的器件叫從機(jī)，它可以是各種單片機(jī)或其他微處理器，也可以是其他器件。?.發(fā)送器和接收器：發(fā)送數(shù)據(jù)的一方稱為發(fā)送器，而接收數(shù)據(jù)的一方稱為接收器。I2C總線的概念?.當(dāng)總線空閑時(shí)，兩根線均為高電平。?.在標(biāo)準(zhǔn)I2C普通模式下，數(shù)據(jù)的傳輸率為100Kbps，高速模式下可達(dá)400Kbps。連接的器件越多，電容值越大，總線上允許的器件數(shù)以總線上的電容量不超過(guò)400pF為限。

I2C總線的特點(diǎn)?.iic串行總線：僅有兩根線：SDA（數(shù)據(jù)線）和SCL(時(shí)鐘線）。這樣占用的空間非常小。 ?.iic總線的特點(diǎn)：半雙工、同步、多主控、串行。?.iic串行總線的連接電路：I2C的特點(diǎn)?.SDA（數(shù)據(jù)線）和SCL(時(shí)鐘線）都是集電極開(kāi)路或漏極開(kāi)路結(jié)構(gòu)的，只能輸出“0”，不能輸出“1”，都必須接上拉電阻。?.SDA和SCL是雙向的，（

為什么？）當(dāng)需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，將一個(gè)讀數(shù)據(jù)用的輸入端接在輸出端。I2C總線的特點(diǎn)?.SDA（數(shù)據(jù)線）和SCL(時(shí)鐘線）都具有“線與”功能。I2C總線的特點(diǎn)?.SCL線的時(shí)鐘同步：SCL由于具有線“與”的邏輯功能，即只要有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送低電平時(shí)，總線上就表現(xiàn)為低電平。當(dāng)所有的節(jié)點(diǎn)都發(fā)送高電平時(shí)，總線才能表現(xiàn)為高電平。正是由于線“與”邏輯功能的原理，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，在總線上表現(xiàn)的是統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)。?.

SDA線的仲裁：SDA線的仲裁也是建立在總線具有線“與”邏輯功能的原理上的。節(jié)點(diǎn)在發(fā)送1位數(shù)據(jù)后，比較總線上所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)與自己發(fā)送的是否一致。是，繼續(xù)發(fā)送；否則，退出競(jìng)爭(zhēng)。SDA線的仲裁可以保證I2C總線系統(tǒng)在多個(gè)主節(jié)點(diǎn)同時(shí)企圖控制總線時(shí)通信正常進(jìn)行并且數(shù)據(jù)不丟失?？偩€系統(tǒng)通過(guò)仲裁只允許一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)占據(jù)總線。I2C總線的特點(diǎn)I2C總線的特點(diǎn)總線的基本操作開(kāi)始信號(hào)

（主機(jī)發(fā)送）停止信號(hào)（主機(jī)發(fā)送）確認(rèn)信號(hào)（ACK）：“誰(shuí)接收誰(shuí)產(chǎn)生”的原則，即總是由接收器產(chǎn)生應(yīng)答位

非應(yīng)答信號(hào)（NACK)：如果接收器在接收完最后一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，或者不能再接收更多的數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生非應(yīng)答來(lái)通知發(fā)送器。發(fā)送器如果發(fā)現(xiàn)接收器產(chǎn)生了非應(yīng)答狀態(tài)，則應(yīng)當(dāng)終止發(fā)送。總線的基本操作根據(jù)I2C總線協(xié)議的規(guī)定，SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號(hào)；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號(hào)。起始和終止信號(hào)如圖所示。總線的基本操作

I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)為高電平期間，數(shù)據(jù)上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定。只有在時(shí)鐘線上的信號(hào)為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電工狀態(tài)才允許變化，如圖所示?？偩€的基本操作

利用IIC總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，傳送的字節(jié)數(shù)是沒(méi)有限制的，但是每一個(gè)字節(jié)必須保證是8位長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)傳送時(shí)，先傳送最高位（MSB），每一個(gè)被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位（即一幀共有9位），如圖所示：總線的基本操作在總線的一次數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，可以有以下幾種組合方式主機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后，立即由從機(jī)讀數(shù)據(jù)。在傳送過(guò)程中，當(dāng)需要改變傳送方向時(shí)，起始信號(hào)和從機(jī)地址都被重復(fù)產(chǎn)生一次，但兩次讀/寫(xiě)方向位正好反向?？偩€的基本操作?.主控制器產(chǎn)生起始條件后，發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)為尋址字節(jié)，即從器件的地址，從器件的地址格式如下：?.其中DA3～DA0位:是IIC總線外圍接口器件固有的地址編碼，出場(chǎng)時(shí)已給定。如IIC接口的EEPROM芯片AT24CXX為1010。4位LED驅(qū)動(dòng)器SAA1064的器件地址為0111。?.A2A1A0:IIC總線器件的引腳在電路中根據(jù)接電源或地來(lái)決定。?.R/W是數(shù)據(jù)傳送方向位，為“0”時(shí)表示主機(jī)向從機(jī)寫(xiě)數(shù)據(jù)，為“1”時(shí)表示主機(jī)由從機(jī)讀數(shù)據(jù)。?.主機(jī)發(fā)送地址時(shí)，總線上的每個(gè)從機(jī)都將這7位地址碼與自己的地址進(jìn)行比較，如果相同，則認(rèn)為自己正被主機(jī)尋址，根據(jù)R/W位將自己確定為發(fā)送器或接收器。?.系統(tǒng)中所接同類型的器件的數(shù)目：由A2A1A0決定總線的基本操作總結(jié)：在I2C總線上每傳輸一位數(shù)據(jù)都有一個(gè)時(shí)鐘脈沖相對(duì)應(yīng)。注意這里的時(shí)鐘脈沖不一定是周期性的，它的時(shí)鐘間隔可以不同。總線空閑時(shí)，SDA和SCL都必須保持高電平狀態(tài)，關(guān)閉I2C總線時(shí)才使SCL箝位在低電平。只有當(dāng)總線處于“空閑”狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸才能被初始化。在數(shù)據(jù)傳輸期間，只要SCL為高電平，數(shù)據(jù)線SDA就必須保持穩(wěn)定。只有在時(shí)鐘線為低電平時(shí)，才允許數(shù)據(jù)線上的電平狀態(tài)變化。在時(shí)鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)下降沿為啟動(dòng)信號(hào)、上升沿為停止信號(hào)，啟動(dòng)和停止信號(hào)都由主機(jī)產(chǎn)生?？偩€的基本操作另外:如前所述，SCL線為低電平時(shí)，SDA線上數(shù)據(jù)就被停止傳送。SCL線的這一特性十分有用：當(dāng)接收器接收到一個(gè)數(shù)據(jù)/地址字節(jié)后,需要進(jìn)行其他工作而無(wú)法立即接收下一個(gè)字節(jié)時(shí)，接收器便可向SCL線輸出低電平而箝住SCL（SCL=0），迫使SDA線處于等待狀態(tài)，直到接收器準(zhǔn)備好接收新的數(shù)據(jù)/地址字節(jié)時(shí)，再釋放時(shí)鐘線SCL（SCL）=1），使SDA線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)靡岳^續(xù)進(jìn)行。例如，當(dāng)被控接收器接收完主控器發(fā)來(lái)的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)時(shí)，若被控器需要處理接收中斷而無(wú)法令其接收器繼續(xù)接收，則被控器便可箝住SCL線為低電平，使主控發(fā)送器處于等待狀態(tài)，直到被控器處理完接收中斷后，再釋放SCL線。其他注意事項(xiàng)?1、TouchICVCC需比Interface先ready,否則會(huì)產(chǎn)生因IC未上電，touchIC會(huì)拉住interfacebus準(zhǔn)位，造成interfacebus癱瘓.?2、host端/INT&Resetpin是否有加外部PullUpR?3、host端的/INTpin只能設(shè)定為inputmode,不可去控制其訊號(hào)?4、I2Cbus外部PullUpR阻值是否恰當(dāng)，建議使用2.2KΩ?5、initial注意事項(xiàng)?5-1host必須在touch上電後300ms後再去check/INT是否為L(zhǎng)ow,避免hostinitial速度比touch快很多，hostready後馬上去check/INT訊號(hào)，touch可能還沒(méi)initial完成，造成host-touch通訊fail.?5-2建議touch上電後，host對(duì)touch做一次reset→delay→check/INT(建議用falledgetrigger).上拉下拉電阻概念：上拉就是將不確定的信號(hào)通過(guò)一個(gè)電阻鉗位在高電平！電阻同時(shí)起限流作用！下拉同理！使用場(chǎng)合:1、在cmos芯片上，為了防靜電損壞，不能將管腳懸空，一般接上拉降低輸入阻抗，提供卸荷通路，并使懸空時(shí)有確定的狀態(tài)。2、提高輸出驅(qū)動(dòng)能力，并且抑制干擾，可接上拉。3、長(zhǎng)線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾，加上、下拉電阻是電阻匹配，有效的抑制反射波干擾。

4、實(shí)現(xiàn)不同類型電路的匹配

上拉電阻的選擇因素：功率、驅(qū)動(dòng)能力、頻率

、抗干擾等上拉下拉電阻上拉電阻和下拉電阻

拉電流和灌電流是衡量電路輸出驅(qū)動(dòng)能力（注意：拉、灌都是對(duì)輸出端而言的，所以是驅(qū)動(dòng)能力）的參數(shù)，這種說(shuō)法一般用在數(shù)字電路中。

由于數(shù)字電路的輸出只有高、低（0，1）兩種電平值，高電平輸出時(shí)，一般是輸出端對(duì)負(fù)載提供電流，其提供電流的數(shù)值叫“拉電流”；低電平輸出時(shí)，一般是輸出端要吸收負(fù)載的電流，其吸收電流的數(shù)值叫“灌（入）電流”。

Debug經(jīng)驗(yàn)分享三確定：

1、首先確定單體ok2、確定和整機(jī)是匹配的

3、弄清楚平臺(tái)，對(duì)于2L來(lái)講，要知道支持什么樣的格式（5D或6D），INT拉幾次，drive接收數(shù)據(jù)方式Debug經(jīng)驗(yàn)分享出現(xiàn)問(wèn)題：

1、繼銳MA