IIC串行总线的组成及其工作原理

Posted 江山无限辉

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了IIC串行总线的组成及其工作原理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

 

 

 ------------------最近项目上用到了一款美信的DS1308RTC芯片,由于是挂在了Zynq的PS MIO上,需要软件人员协助才能测试;觉得太麻烦了,想通过飞线,然后在Vivado中调用IIC的IP核,在PL端实现IIC的读写,借此验证此芯片的功能是否正常。因此简单学习一下IIC的协议,顺便借此提升一下对IIC的认识---------------

常用的串行扩展总线有:IIC总线、SPI总线与UART总线。

IIC总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA,另一根是时钟线SCL。

IIC总线通过上拉电阻接正电源。当总线空闲时,两根线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平,都将使总线的信号变低,即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。

每个IIC总线上的器件都有唯一的地址。主机与其它器件间的数据传送可以是由主机发送数据到其它器件,这时主机即为发送器,由总线上接收数据的器件则为接收器。

>>>数据位的有效性规定

IIC总线进行数据传送时,时钟信号为高电平期间,数据线上的数据必须保持稳定,只有在时钟线上的信号为低电平器件,数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。

>>>起始和终止信号

SCL线为高电平期间,SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号;SCL线为高电平期间,SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。

起始和终止信号都是由主机发出的,在起始信号产生后,总线就处于被占用的状态;在终止信号产生后,总线就处于空闲状态。

备注:接收器件收到一个完整的数据字节后,有可能需要完成一些其它工作,如处理内部中断服务等,可能无法立即接收下一个字节,这时接收期间可以将SCL线拉成低电平,从而使主机处于等待状态。直到接收器件准备好接收下一个字节时,再释放SCL线使之为高电平,从而使数据传送可以继续进行。

>>>数据传送格式

1 每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时,先传送最高位MSB,每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位(即一帧共有9位)。

2 数据帧格式

IIC总线上传送的数据信号是广义的,既包括地址信号,又包括真正的数据信号。

在起始信号后必须传送一个从机的地址(7位),第8位是数据的传送方向位(R/T),用“0”表示主机发送数据(T),“1”表示主机接收数据(R)。每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。但是,若主机希望继续占用总线进行新的数据传送,则可以不产生终止信号,马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。

传送数据的组合方式:

A、主机向从机发送数据,数据传送方向在整个传送过程中不变。

B、主机在第一个字节后,立即从从机读数据

C、在传送过程中,当需要改变传送方向时,起始信号和从机地址都被重复产生一次,但两次读/写方向位正好相反

>>>总线的寻址

IIC总线协议有明确的规定:采用7位的寻址字节(寻址字节时起始信号后的第一个字节)。

主机发送地址时:总线上的每个从机都将这7位地址码与自己的地址进行比较,如果相同,则认为自己正被主机寻址,根据R/T位将自己确定为发送器或接收器。

从机的地址:由固定部分和可编程部分组成。

 模拟时序:

>>>访问时序之写入:

单片机进行读写操作时,首先发送该器件的7位地址码和写方向为“0”(共8位,即一个字节),发送完后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号。被选中的存储器器件在确认是自己的地址后,在SDA线上产额猴年噶一个应答信号作为回应,单片机收到应答后就可以传送数据了。

传送数据时,单片机首先发送一个字节的被写入器件的存储区的首地址,收到存储器器件的应答后,单片机就逐个发送各数据字节,但每发送一个字节后都要等待应答。

>>>访问时序之读出:

单片机先发送该器件的7为地址码和写方向位“0”(“伪写”),发送完后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号。被选中的存储器器件在确认是自己的地址后,在SDA线上产生一个应答信号作为回应。

然后,再发一个字节的要读出器件的存储区的首地址,收到应答后,单片机要重复一次其实信号并发出器件的地址和读方向位“1”,收到器件应答后就可以读出数据字节,每读出一个字节,单片机就要回复应答信号。当最后一个字节数据读完后,单片机应返回以“非应答”(高电平),并发出终止信号以结束读出操作。

 

以上是关于IIC串行总线的组成及其工作原理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

IIC协议详解,附单片机软件模拟源码

九IIC驱动原理分析

计算机组成原理--系统总线

IIC接口总线

通信协议:IIC协议的原理和模拟IIC的实现

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