IIC学习笔记（立创STMF4开发板）

news2024/10/7 14:22:54

#I2C涉及相关知识

#I2C相关介绍

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个人学习笔记，参考文献，链接最后！！！

#I2C涉及相关知识

SDA串行数据线： Serial Data Line 串口数据线缩写 SDA 主要用于数据传输过程中，将数据一个比特或者一组比特按照时间顺序逐个传输的一条线路，在这跟线上进行数据的收发。

SCL串行时钟线：Serial Clock Line 串口时钟线缩写 SCL SCL线负责同步数据传输过程中的时序，这跟线保障了IIC是同步通信，也就是使用相同的时钟。

串行通信协议：串行通信协议指的是，一种在数据传输过程中，信息以位(bit)进行传输的方式，常见的串行通信协议有，SPI IIC USART RS232 RS458

一主多从：一个主设备 (Master)，多个从设备 (Slave)，在主设备的SCL 和 SDA线上挂在着多个从设备，单片机作为主机，主导IIC总线运行，挂在IIC总线的所有模块都是从机，而从机只有被主机点名后才能控制IIC总线。

多主多从：多个主设备(Master)，多个从设备（Slave），进行通信

半双工：就像是对讲机，通信双方只能，从A到B 或者B到A ，A和B不能同时交互传输数据。

同步通信：通信双方使用时钟相同，不需要规定波特率。

从机地址：挂在在IIC总线上的从机地址，在通信时需要加入在数据帧中，使从机检测知道，主机和谁通信，从而对应的从机去响应。常见从机地址为7位。

使用IIC这种通信协议的设备，都有SCL还有SDA这两种引脚，如果在一个模块上面发现了SCL还有SDA引脚那么这个模块就是使用IIC通信协议进行通信的。

#I2C相关介绍

I2C： IIC属于两线式串行总线，同步通信，由飞利浦公司开发，用于微控制器(MCU)和外围设备(从设备)进行通信的一种总线，通常用于一主多从或者（常用），多主多从（不常用）。

IIC硬件电路图连接规则：设备所有的SCL 和SDA都要连接在一起，所有的SCL和SDA都要配置为开漏输出模式（就是没有办法输出高电平） SCL和SDA各自要添加一个上拉电阻，阻值一般为4.7K左右。

IIC通信开启条件：SCL高电平期间，SDA从高电平切换到低电平，随后SCL也从高电平切换到低电平，代表开始通信。

IIC通信终止条件：SCL高电平期间，SDA从低电平切换到高电平，这个过程是SCL先为高电平，在停止信号发出后，主设备不能再发送数据除非，在发出开始信号。

IIC数据传输：在IIC经过了其实条件之后，就可以传输数据了，IIC通信开始后，SDA变为传输的电平信息，但是在传输数据的时候，必须为SCL高电平，此时SDA电平不能发生变化，传输完成，SCL拉低，SDA在此时改编为需要传输的数据，然后SCL拉高，SDA输出传输，是这样的一个过程，如果在SCL高电平期间SDA电平发生改变会被认为是，起始或者停止条件的一种。

IIC应答机制：为了保证数据有被接受，IIC有一个特性，就是应答机制，当主机给从机发送了一个数据，此时从机会给主机发送应答信号，告诉主机，自己有成功接收数据。

IIC应答信号电平（NACK）：IIC发送应答信息，时SCL处于高电平，SDA为低电平，此时有效应答，为ACK

IIC非应答信号（NACK）：如果从机没有收到信息，此时发送的信息，就是非应答信号，此时SCL为高电平，SDA为高电平。

到此介绍完了IIC的所有信号，传输表示形式，

#I2C收发数据时数据帧格式介绍

IIC主机发送数据格式：7bit(addresss)+1bit(read/write)+1bit(ACK)+8bit(data)+1bit(ACK) ，在IIC通信开启之后，SDA上的数据帧是一个字节，也就是8bit附带一个应答位，所以一个数据帧总共有9位，数据帧最高位位（MSB）读写位，0表示主设备向从设备(write)写数据，1表示主设备向从设备(read)读数据

上面这种是IIC发送数据帧格式，而IIC读取数据帧格式是和发送IIC数据帧格式是不一样的，下文介绍，而IIC通信协议，从主设备向从设备发送数据帧格式如上图所示，格式如下。

7bit(addresss)+1bit(read/write)+1bit(ACK)+8bit(data)+1bit(ACK)

IIC主机读取数据格式：首先SDA下拉，产生开始信号，主机发送 7bit(addresss)+1bit(read/write)+1bit(ACK)，此时第8为是写，主机收到应答，将要访问的从机寄存器地址发送出去，此时主机转换为接受，从机转换为发送，此时主机从新发送开始信号，附带从机地址，此时，1bit(read/write)为read，最后产生停止信号，结束传输过程