IIC詳解

（1）概述

I2C(Inter-Integrated Circuit BUS) 積體電路匯流排，該匯流排由NXP（原PHILIPS）公司設計，多用於主控制器和從器件間的主從通訊，在小資料量場合使用，傳輸距離短，任意時刻只能有一個主機等特性。

經常ＩＩＣ和ＳＰＩ介面被認為指定是一種硬體裝置，但其實這樣的說法是不盡準確的，嚴格的說他們都是人們所定義的軟硬結合體，分為物理層（四線結構）和協議層（主機，從機，時鐘極性，時鐘相位）。

ＩＩＣ，ＳＰＩ的區別不僅在與物理層，ＩＩＣ比ＳＰＩ有著一套更為複雜的協議層定義。下面來分別說明一下ＩＩＣ的物理層和協議層。

（２）ＩＩＣ的物理層

a．只要求兩條匯流排線路，一條是序列資料線ＳＤＡ，一條是序列時鐘線ＳＣＬ。（IIC是半雙工，而不是全雙工）。

b.每個連線到匯流排的器件都可以通過唯一的地址和其它器件通訊，主機/從機角色和地址可配置，主機可以作為主機發送器和主機接收器。

c.IIC是真正的多主機匯流排，（而這個SPI在每次通訊前都需要把主機定死，而IIC可以在通訊過程中，改變主機），如果兩個或更多的主機同時請求匯流排，可以通過沖突檢測和仲裁防止匯流排資料被破壞。

d.傳輸速率在標準模式下可以達到100kb/s,快速模式下可以達到400kb/s。

e.連線到匯流排的IC數量只是受到匯流排的最大負載電容400pf限制。

一個典型的IIC介面如下圖（1）所示

圖（1）

（3）IIC的協議層

IIC的協議層才是掌握IIC的關鍵。現在簡單概括如下：

　　a.資料的有效性

　　在時鐘的高電平週期內，SDA線上的資料必須保持穩定，資料線僅可以在時鐘SCL為低電平時改變。

　　如圖（2）所示：　　

圖（2）

　　b.起始和結束條件

　　起始條件：當SCL為高電平的時候，SDA線上由高到低的跳變被定義為起始條件，結束條件：當SCL為高電平的時候，SDA線上由低到高的跳變被定義為停止條件，要注意起始和終止訊號都是由主機發出的，連線到I2C總線上的器件，若具有I2C匯流排的硬體介面，則很容易檢測到起始和終止訊號。匯流排在起始條件之後，視為忙狀態，在停止條件之後被視為空閒狀態，對起始條件和結束條件的描述如下圖（3）所示。

圖（3）

　　c.應答

　　每當主機向從機發送完一個位元組的資料，主機總是需要等待從機給出一個應答訊號，以確認從機是否成功接收到了資料，從機應答主機所需要的時鐘仍是主機提供的，應答出現在每一次主機完成8個數據位傳輸後緊跟著的時鐘週期，低電平0表示應答，1表示非應答，如圖（4）所示。

圖（4）

　　d.資料幀格式

注：有陰影部分表示資料由主機向從機傳送，無陰影部分則表示資料由從機向主機傳送。

    A表示應答(低電平)， A非表示非應答（高電平）。S表示起始訊號，P表示終止訊號。

[2]主機在第一個位元組後，立即從從機讀資料:

[3]在傳送過程中，當需要改變傳送方向時，起始訊號和從機地址都被重複產生一次，但兩次讀/寫方向位正好反相：

一般情況下，[3]是比較常見的，比如MPU6050模組，