简介

I²C（Inter-Integrated Circuit）是内部集成电路的称呼，是一种串列通信总线，使用多主从架构，由飞利浦公司在1980年代为了让主板、嵌入式系统或手机用以连接低速周边设备而发展。

协议

  1. 使用两条串行（数据线SDA&时钟线SCL），并利用电阻将电位上拉；
  2. 可在CPU与被控IC之间，IC与IC之前都可以进行双向传送；
  3. 支持多主控(multimastering)，任何时间点只能有一个主控；
  4. 在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，所有与I2C兼容的器件都具有标准的接口，通过地址来识别通信对象；
  5. 控制信号分为地址码和数据码两部分：地址那用来选址，即接通需要控制的电路；数据码是通信的内容。

应用

  1. 为了保存用户的设置而访问NVRAM芯片。
  2. 访问低速的数字模拟转换器（DAC）。
  3. 访问低速的模拟数字转换器（ADC）。
  4. 改变监视器的对比度、色调及色彩平衡设置（视频数据通道）。
  5. 改变音量大小。
  6. 获取硬件监视及诊断数据，例如中央处理器的温度及风扇转速。
  7. 读取实时时钟（Real-time clock）。
  8. 在系统设备中用来打开或关闭电源供应。

操作

初始化

将SDA和SCL都变成高电平

1
2
3
4
5
6
7
void init() //初始化  
{  
    SDA=1;  
    delay();  
    SCL=1;  
    delay();      
}

开始信号

SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
void start()//起始信号  
{  
    SDA=1;  
    delay();  
    SCL=1;  
    delay();  
    SDA=0;  
    delay();  
}

地址

  • 发送地址字（芯片的硬件地址），即使确定要对之进行操作的芯片。
  • 在I2C总线协议中地址必须是起始条件后作为第一个字节发送。
  • 使用I2C总线的芯片地址应包括固定部分和可编程部分。可编程部分必须根据地址引脚来确定。
  • 地址字节的最后一位是用于设置以后传输方向的读/写位。
  • 不同芯片地址字节的设置可能不同？

应答

  • Master每发送完8bit（地址/命令字）数据后都要等待Slave的ACK，以确定数据传送是否被对方收到。
  • 应答信号由接收设备产生。
  • 在第9个clock，若从IC发ACK，SDA会被拉低，则说明数据传输正确；若没有ACK，SDA会被置高，这会引起Master发生RESTART或STOP流程，如下所示：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
void respons()//应答(相当于一个智能的延时函数  )
{  
    uchar i;  
    SCL=1;  
    delay();  
    while((SDA==1)&&(i<250))//没收到应答则等待
        i++;        
//等了250次没收到就不管他了，就当他收到了
//其实没收到的话可以结束程序的  
//强行将SCL拉低
    SCL=0;  
    delay();  
}

写数据

写寄存器的标准流程

  1. Master发起START
  2. Master发送I2C addr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK
  3. Slave发送ACK
  4. Master发送reg addr（8bit），等待ACK
  5. Slave发送ACK
  6. Master发送data（8bit），即要写入寄存器中的数据，等待ACK
  7. Slave发送ACK
  8. 第6步和第7步可以重复多次，即顺序写多个寄存器
  9. Master发起STOP

写一个数据

写多个数据

写时序

  1. 先将SCL置0（只有它为0的时候SDA才允许变化）
  2. 改变SDA是数值（就是你当前要穿的一位是0还是1）
  3. 把SCL置1（此时芯片就会读取总线上的数据）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
#define uchar unsigned char  
#define uint unsigned int  
void write_byte(uchar date) //写一字节数据  
{  
    uchar i,temp;  
    temp=date;  
    for(i=0;i<8;i++)  
    {  
        temp=temp<<1; //左移一位 移出的一位在CY中  
        SCL=0;          //只有在scl=0时sda能变化值  
        delay();  
        SDA=CY;  
        delay();  
        SCL=1;  
        delay();          
    }     
    SCL=0;  
    delay();  
    SDA=1;  
    delay();  
}

读数据

读寄存器的标准流程

  1. Master发送I2C addr（7bit）和w操作1（1bit），等待ACK
  2. Slave发送ACK
  3. Master发送reg addr（8bit），等待ACK
  4. Slave发送ACK
  5. Master发起START
  6. Master发送I2C addr（7bit）和r操作1（1bit），等待ACK
  7. Slave发送ACK
  8. Slave发送data（8bit），即寄存器里的值
  9. Master发送ACK
  10. 第8步和第9步可以重复多次，即顺序读多个寄存器

读一个数据

读多个数据

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
uchar read_byte()  
{  
    uchar i,k;  
    SCL=0;  
    delay();  
    SDA=1;  
    delay();  
    for(i=0;i<8;i++)  
    {  
        SCL=1;  
        delay();  
        k=(k<<1)|SDA;//先左移一位，再在最低位接受当前位  
        SCL=0;  
        delay();  
    }  
    return k;  
}

终止信号

SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
void stop() //停止信号  
{  
    SDA=0;  
    delay();  
    SCL=1;  
    delay();  
    SDA=1;  
    delay();  
}