常用的嵌入式硬件通信接口协议（UART、IIC、SPI、RS-232、RS-485、RS-422、CAN、USB、IRDA）（二）

2、IIC

（1）基本概念

IIC总线是一种串行、半双工总线，同步通信、主要用于近距离、低速的芯片之间的通信。
IIC串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA收发数据，另一根是时钟线SCL双方时钟同步。所有接到IIC总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。
IIC是真正的多主机总线，（IIC可以在通讯过程中，改变主机）。如果两个或更多的主机同时请求总线，可以通过冲突检测和仲裁防止总线数据被破坏。
多个IIC器件可以并联在IIC总线上，每个器件有特定的地址，分时共享IIC总线。连接到IIC总线上的设备既可以用作主设备，也可以用作从设备。
主设备负责控制通信，通过对数据传输进行初始化/终止化，来发送数据并产生所需的同步时钟脉冲。从设备则是等待来自主设备的命令，并响应命令接收。主设备和从设备都可以作为发送设备或接收设备。无论主设备是作为发送设备还是接收设备，同步时钟信号都只能由主设备产生。
串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s ，高速模式下可达3.4Mbit/s。

（2）硬件连接

IIC 总线由两根信号线和一根地线组成。两根信号线都是双向传输的。IIC协议标准规定发起通信的设备称为主设备，主设备发起一次通信后，其它设备均为从设备。

注意：实际使用中，一般是单片机作为主机，其它器件作为从机，单片机先向器件发送信息表示要读取数据，之后转变传输方向，器件发送数据到单片机。

（3）通信过程
当总线空闲时，SDA 和SCL 都处于高电平状态，当主机要和某个从机通讯时，会先发送一个开始条件，然后发送从机地址和读写控制位，接下来传输数据（主机发送或者接收数据），数据传输结束时主机会发送停止条件。传输的每个字节为8 位，高位在前，低位在后。

开始条件（启用总线）：SCL 为高电平时，主机将SDA 拉低，表示数据传输即将开始。
从机地址：主机发送的第一个字节为从机地址，高7 位为地址，最低位为R/W 读写控制位，1 表示读操作，0 表示写操作。

一般从机地址有7 位地址模式和10 位地址模式两种，如果是10 位地址模式，第一个字节的头7 位是11110XX 的组合，其中最后两位（XX）是10 位地址的两个最高位，第二个字节为10 位从机地址的剩下8 位，如下图所示：

Start	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0	R/W	ACK

Start	1	1	1	1	0	A9	A8	R/W	ACK	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0	ACK

应答信号：每传输完成一个字节的数据，接收方就需要回复一个ACK（acknowledge）。写数据时由从机发送ACK，读数据时由主机发送ACK。当主机读到最后一个字节数据时，可发送NACK（Notacknowledge）然后跟停止条件。
数据：从机地址发送完后可能会发送一些指令，依从机而定，然后开始传输数据，由主机或者从机发送，每个数据为8 位，数据的字节数没有限制。
重复开始条件：在一次通信过程中，主机可能需要和不同的从机传输数据或者需要切换读写操作时，主机可以再发送一个开始条件。
停止条件（释放总线）：在SDA 为低电平时，主机将SCL 拉高并保持高电平，然后在将SDA 拉高，表示传输结束。

（4）IIC总线优点

简单的两线串行 IIC 总线，节省 PCB 布板走线空间。
完全集成的 IIC总线协议消除了地址解码器。
标准支持广泛，大量无铅封装 I2C 总线兼容集成芯片进一步降低了空间需求。
控制方式简单、器件封装形式小、通信速率较高。
**温馨提示：**下一章节将讲述SPI通信协议。

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