本節(jié)繼續(xù)講嵌入式硬件通信接口協(xié)議中的又一個(gè)串行通信接口-IIC。相比于UART串口協(xié)議和SPI串行外設(shè)接口協(xié)議，這個(gè)IIC又有其獨(dú)特之處。

簡(jiǎn)介

IIC(Inter-Integrated Circuit)，集成電路總線。

IIC 即Inter-IntegratedCircuit(集成電路總線)，這種總線類型是由飛利浦半導(dǎo)體公司在八十年代初設(shè)計(jì)出來的一種簡(jiǎn)單、雙向、二線制、同步串行總線，主要是用來連接整體電路(ICS) ，IIC是一種多向控制總線，也就是說多個(gè)芯片可以連接到同一總線結(jié)構(gòu)下，同時(shí)每個(gè)芯片都可以作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂圃?。這種方式簡(jiǎn)化了信號(hào)傳輸總線接口。

相比于SPI接口《嵌入式硬件通信接口協(xié)議-SPI(一)協(xié)議基礎(chǔ)》，此處的IIC接口定義了多主多從的通信架構(gòu)，在同一IIC總線上可有多個(gè)主機(jī)和多個(gè)從機(jī)。“主->從”的通信架構(gòu)使得通信的主動(dòng)權(quán)在主機(jī)端，主機(jī)發(fā)起一次通信，從機(jī)做出響應(yīng)。

信號(hào)線

IIC作為兩線串行總線，信號(hào)線分別是：

SCL(Serial ClockLine)：串行時(shí)鐘，主機(jī)輸出

SDA(Serial DataLine)：串行數(shù)據(jù)，雙向傳輸

總線信號(hào)的電平在電路連接上，一般加上拉電阻Rp，使得總線在空閑時(shí)，信號(hào)管腳處于高電平狀態(tài)。

這里可以具體到一些芯片的手冊(cè)里，明確寫出線路連接時(shí)的上拉電阻要求：

SHT20溫濕度傳感器要求的上拉電阻：

在觸摸按鍵BS116A-3芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)中：

信號(hào)時(shí)序

IIC作為同步串行總線，可以認(rèn)為有兩個(gè)同步信號(hào)，第一個(gè)是通信起始、結(jié)束標(biāo)志，告知掛在IIC總線上的從機(jī)設(shè)備，何時(shí)開始通信并且何時(shí)結(jié)束;第二個(gè)是同步時(shí)鐘信號(hào)SCL，收發(fā)雙方進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互時(shí)，都是基于SCL的跳變進(jìn)行逐bit輸出和采樣的。

起始標(biāo)志

處于空閑狀態(tài)下時(shí)，SCL和SDA都是高電平，某一時(shí)刻，SDA拉低，則此刻認(rèn)為開始IIC傳輸。

結(jié)束標(biāo)志

即將完成數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，在SCL處于高電平時(shí)，將SDA強(qiáng)制拉高，則此刻認(rèn)為結(jié)束IIC傳輸。

數(shù)據(jù)輸出

在SCL為低電平時(shí)，發(fā)送方根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容逐bit改變SDA的電平。

數(shù)據(jù)采樣

在SCL為高電平時(shí)，接收方讀取SDA的電平逐bit接收，并逐8個(gè)bit組成1個(gè)Byte。

應(yīng)答ACK

ACK表示在8bit數(shù)據(jù)后的第9個(gè)時(shí)鐘的高電平期間，SDA保持低電平。

應(yīng)答NACK

NACK表示在8bit數(shù)據(jù)后的第9個(gè)時(shí)鐘的高電平期間，SDA保持高電平。

關(guān)于理解和記憶，推薦分組記憶：

SCL高電平時(shí)，SDA拉低開始，SDA拉高結(jié)束;

SCL高電平時(shí)，接收方采樣SDA管腳電平;SCL低電平時(shí)，發(fā)送方改變SDA管腳電平;

應(yīng)答位，SDA低電平表示ACK，SDA高電平表示NACK。

以上就是IIC在通信過程中，可能出現(xiàn)的信號(hào)時(shí)序狀態(tài)特征。

如果要和SPI接口對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)，在IIC總線上掛了多個(gè)從設(shè)備，某個(gè)時(shí)刻某個(gè)主機(jī)要與某個(gè)從設(shè)備通信時(shí)，卻不像SPI那樣有單獨(dú)一個(gè)片選信號(hào)管腳SS。

那么IIC要實(shí)現(xiàn)主機(jī)與指定從機(jī)的通信，需要每次開始通信時(shí)，主機(jī)會(huì)先把指定從機(jī)設(shè)備的地址通過接口發(fā)出，這樣一來，對(duì)應(yīng)的從機(jī)設(shè)備即可被選中，才能進(jìn)行后續(xù)的通信操作。

類似的，每個(gè)具有IIC接口的外圍器件，其數(shù)據(jù)手冊(cè)中都有關(guān)于地址的配置：

SHT20溫濕度芯片地址配置：

BS116-3觸摸芯片地址配置：