I2C接口基本知識

I2C總線接口根本知識

編輯課件總線和接口的區(qū)別：總線是一組傳輸通道，比方說IIC總線。接口是一種連接標準，比方說IIC接口。兩者之間的關(guān)系就是IIC接口的設備都要通過IIC總線來進行通信，而IIC總線上走的設備并不全是IIC接口的。編輯課件什么是I2C總線？I2C〔Inter－IntegratedCircuit〕總線是由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，一根數(shù)據(jù)線SDA，一根串行時鐘線SCL，用于連接微處理器及其外圍設備，實現(xiàn)全雙工同步數(shù)據(jù)處理。是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總線標準。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點。編輯課件編輯課件兩根線I2C串行總線有兩根信號線：一根雙向的數(shù)據(jù)線SDA；另一根是時鐘線SCL。所有接到I2C總線上的設備的串行數(shù)據(jù)都接到總線的SDA線，各設備的時鐘線SCL接到總線的SCL。編輯課件編輯課件上拉電阻與傳輸速率I2C總線的SCL和SDA端口輸出為漏極開路，因此使用時必須連接上拉電阻。上拉電阻的大小與電源電壓，傳輸速率等由關(guān)系。這是由于外圍器件是漏極開路，上拉電阻的大小在一定程度上影響外圍器件信號傳輸?shù)难舆t時間。串行的8位雙向數(shù)據(jù)傳輸位速率在：標準模式下可達100kbit/s，采用10K歐姆的上拉電阻?？焖倌Ｊ较驴蛇_400kbit/s，采用2K歐姆的上拉電阻。高速模式下可達3.4Mbit/s，高速模式下不執(zhí)行仲裁和時鐘同步以加速位處理能力，同時高速模式主機器件有一個SDAH信號的開漏輸出緩沖器和一個在SCLH輸出的開漏極下拉和電流源上拉電路。這個電流源電路縮短了SCLH信號的上升時間，任何時侯在Hs模式，只有一個主機的電流源有效編輯課件I2C總線上的外圍擴展器件的數(shù)量

I2C總線上的外圍擴展器件為電壓型負載的CMOS器件，因此總線上的器件數(shù)量不是由電流負載能力決定，而是由電容負載能力決定。通常I2C總線的負載能力為400PF。同時由于外圍器件的地址唯一，所以外圍器件的數(shù)量還受器件地址空間的限制。編輯課件地址唯一I2C總線上所有的外圍器件都需要唯一的地址由器件地址和引腳地址兩局部構(gòu)成，共七位。器件地址是I2C器件固有的地址編碼，器件出廠時就已經(jīng)給定，不可更改。引腳地址由I2C總線外圍器件的地址引腳〔A2，A1，AO〕決定，根據(jù)其在電路中接電源正極，接地或懸空的不同，形成不同的地址代碼。引腳地址數(shù)決定了同一種器件可接入總線的最大數(shù)目。R/W￣是方向位，R/W￣=0表示主器件向從器件發(fā)送數(shù)據(jù)，R/W￣=1表示主器件讀取從器件數(shù)據(jù)。編輯課件I2C總線上所有的外圍器件都需要唯一的地址，由器件地址和引腳地址兩局部構(gòu)成，共七位。器件地址是I2C器件固有的地址編碼，器件出廠時就已經(jīng)給定，不可更改。引腳地址由I2C總線外圍器件的地址引腳〔A2，A1，AO〕決定，根據(jù)其在電路中接電源正極，接地或懸空的不同，形成不同的地址代碼。引腳地址數(shù)決定了同一種器件可接入總線的最大數(shù)目。R/W￣是方向位，R/W￣=0表示主器件向從器件發(fā)送數(shù)據(jù)，R/W￣=1表示主器件讀取從器件數(shù)據(jù)。編輯課件位序D7D6D5D4D3D2D1D0定義器件地址引腳地址方向位DA3

DA2

DA1

DA0

A2

A1A0_R/W編輯課件主從通信I2C規(guī)程運用主/從雙向通訊。I2C總線的運行〔數(shù)據(jù)傳輸〕由主機控制。所謂主機即啟動數(shù)據(jù)的傳送時〔發(fā)出啟動信號〕發(fā)出時鐘信號，傳送結(jié)束時發(fā)出停止信號的設備，通常主機是微處理器。被主機尋訪的設備都稱為從機。主機和從機的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機發(fā)送數(shù)據(jù)到從機，但凡發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的設備稱為發(fā)送器，也可以是從機發(fā)到主機。從總線上接收數(shù)據(jù)的設備被稱為接受器。編輯課件總線競爭的仲裁

總線上可能掛接有多個器件，有時會發(fā)生兩個或多個主器件同時想占用總線的情況，這種情況叫做總線競爭。I2C總線具有多主控能力，可以對發(fā)生在SDA線上的總線競爭進行仲裁，其仲裁原那么是這樣的：當多個主器件同時想占用總線時，如果某個主器件發(fā)送高電平，而另一個主器件發(fā)送低電平，那么發(fā)送電平與此時SDA總線電平不符的那個器件將自動關(guān)閉其輸出級。總線競爭的仲裁是在兩個層次上進行的。首先是地址位的比較，如果主器件尋址同一個從器件，那么進入數(shù)據(jù)位的比較，從而確保了競爭仲裁的可靠性。由于是利用I2C總線上的信息進行仲裁，因此不會造成信息的喪失。編輯課件編輯課件I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號，它們分別是：啟動信號、停止信號和應答信號。啟動信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。停止信號：SCL為低電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。應答信號：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應答信號，CPU接收到應答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。假設未收到應答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。編輯課件編輯課件I2C接口應用由于串行總線連線少，結(jié)構(gòu)簡單，往往不用專用的母板和插座而直接用導線連接各個設備即可。因此，采用串行總線大大簡化了系統(tǒng)硬件設計。PHILIPS公司早在十幾年就前推出了I2C串行總線，它是具備多主機系統(tǒng)所需的包括裁決和上下速設備同步等功能的高性能串行總線。最初為音頻和視