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忍法 | IIC通信之術(shù)

時(shí)間：2021-09-06 15:22:08
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[導(dǎo)讀]?巧學(xué)模電數(shù)電單片機(jī)|文末有福利?在生活中，經(jīng)常會(huì)碰到設(shè)備掉電的情況，像手機(jī)，智能手環(huán)，電腦等等，但是存儲(chǔ)的東西不會(huì)丟失，比如電話號(hào)碼，短信消息，記事本，微信，QQ信息等等均會(huì)被保存下來，恢復(fù)出廠設(shè)置后，這些東西才會(huì)消失。這是因?yàn)檫@些設(shè)備中都有一個(gè)“掉電保存”的器件，比如硬盤，U...


?巧學(xué)模電數(shù)電單片機(jī) | 文末有福利?在生活中，經(jīng)常會(huì)碰到設(shè)備掉電的情況，像手機(jī)，智能手環(huán)，電腦等等，但是存儲(chǔ)的東西不會(huì)丟失，比如電話號(hào)碼，短信消息，記事本，微信，QQ信息等等均會(huì)被保存下來，恢復(fù)出廠設(shè)置后，這些東西才會(huì)消失。

這是因?yàn)檫@些設(shè)備中都有一個(gè)“掉電保存”的器件，比如硬盤，U盤等，他們的特點(diǎn)就是沒電了之后，存在他們上面的信息不會(huì)丟失，就像人的大腦，有記憶功能。


在工業(yè)領(lǐng)域也非常常見這種器件，一般有EEPROM和FLASH，它倆共同點(diǎn)是可讀可寫，斷電保存。


不同點(diǎn)是EEPROM寫之前不用擦除，而FLASH寫之前一定要擦除，否則寫不成功，EEPROM一般都使用I2C總線來通信，而FLASH一般是使用SPI總線。

EEPROM存儲(chǔ)器系統(tǒng)架構(gòu)圖


今天就和大家聊一聊I2C總線：

位傳輸

I2C總線是由飛利浦(Philips)公司開發(fā)的一種雙向二線制同步串行總線，實(shí)現(xiàn)有效的IC間的控制，它只需要兩根線(SDA和SCL)即可在連接于總線上的器件之間傳送信息。
I2C總線在傳輸數(shù)據(jù)都是按照bit來傳送，SCL為時(shí)鐘線，SDA為數(shù)據(jù)線；在SCL時(shí)鐘線為高電平時(shí)，SDA數(shù)據(jù)線上的電平不允許被修改，SCL時(shí)鐘線為低電平時(shí)，SDA數(shù)據(jù)線上的電平可為高/低。
I2C總線的位傳輸
起始條件：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平切換；表示開始傳送數(shù)據(jù)。
停止條件：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變；表示結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。
空閑條件：I2C總線的SDA和SCL兩條信號(hào)線同時(shí)處于高電平時(shí)；表示空閑狀態(tài)。
?起始和停止條件
數(shù)據(jù)傳輸

字節(jié)傳輸

發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，由主機(jī)先發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)，再將SDA信號(hào)切換為輸出模式，然后將8位數(shù)據(jù)依次由高到低發(fā)送出去。
發(fā)送完成后，主機(jī)將SDA信號(hào)切換為輸入模式，等待叢機(jī)回應(yīng)ACK或NAK，再發(fā)下一筆數(shù)據(jù)。I2C總線數(shù)據(jù)傳輸

叢機(jī)地址

在I2C總線系統(tǒng)中，每個(gè)設(shè)備都有它的固定地址，一般由芯片的A0、A1和A2決定，叢機(jī)地址字節(jié)由七位地址位(D7-D1位)和一位方向位(為D0位)組成。
器件地址的D7-D4一般都是被廠家固定了為1111，余下的D3、D2和D1連接到芯片的A2、A1和A0決定，D0為0x00表示寫，D0為0x01表示讀，大家看例程都是些0xA0和0xA1就是這個(gè)原因。EEPROM的器件地址

讀寫過程

1.寫數(shù)據(jù)過程
  1. 主機(jī)發(fā)送I2C總線停止信號(hào)，防止總線忙寫數(shù)據(jù)失敗
  2. 主機(jī)發(fā)送I2C總線復(fù)位信號(hào)，確保寫數(shù)據(jù)之前總線處于空閑狀態(tài)
  3. 主機(jī)發(fā)送I2C總線開始信號(hào)，啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)的寫入
  4. 主機(jī)發(fā)送I2C叢機(jī)地址和寫模式(W/R=0)信號(hào)，并且等待一個(gè)叢機(jī)的應(yīng)答信號(hào)
  5. 主機(jī)接收到ACK的應(yīng)答信號(hào)后，開始多個(gè)字節(jié)的寫入，每寫完一個(gè)字節(jié)需要等待一個(gè)叢機(jī)的應(yīng)答信號(hào)
  6. 主機(jī)接收到ACK的應(yīng)答信號(hào)后，發(fā)送I2C總線停止信號(hào)，確保總線處于空閑狀態(tài)
2.讀數(shù)據(jù)過程
  1. 主機(jī)發(fā)送I2C總線停止信號(hào)，防止總線忙寫數(shù)據(jù)失敗
  2. 主機(jī)發(fā)送I2C總線復(fù)位信號(hào)，確保讀數(shù)據(jù)之前總線處于空閑狀態(tài)
  3. 主機(jī)發(fā)送I2C總線開始信號(hào)，啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)讀取
  4. 主機(jī)發(fā)送I2C叢機(jī)地址和讀模式(W/R=1)信號(hào)，并且等待一個(gè)叢機(jī)的應(yīng)答信號(hào)
  5. 主機(jī)接收到ACK的應(yīng)答信號(hào)后，開始多個(gè)字節(jié)的讀取，每讀完一個(gè)字節(jié)需要給叢機(jī)發(fā)送一個(gè)ACK應(yīng)答信號(hào)
  6. 主機(jī)接收到ACK的應(yīng)答信號(hào)后，發(fā)送I2C總線停止信號(hào)，確?？偩€處于空閑狀態(tài)
主機(jī)讀/寫數(shù)據(jù)過程

結(jié)語

I2C總線在嵌入式應(yīng)用中非常廣泛，基本上所有的電力電子設(shè)備都會(huì)用到這個(gè)總線。
筆者根據(jù)自身多年的工作經(jīng)驗(yàn)，記錄下了我對它的理解，如果有寫的不對，希望大家能多多指出，今天的I2C總線就先寫到這里，希望大家喜歡。
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