一文详解IIC总线

IIC简介

IIC（Inter-Integrated Circuit）是一个多主从的串行总线，又叫I2C，是由飞利浦公司发明的通讯总线，属于半双工同步传输类型总线。IIC总线是非常常见的数据总线，仅仅使用两条线就能完成多机通讯，一条SCL时钟线，另外一条双向数据线SDA。如下图所示，其中两个上拉电阻是必需的。

IIC总线要求每个设备SCL/SDA线都是漏极开路模式（OD模式），因此总线必须带有上拉电阻才能正常工作，如下图所示：

IIC总线上有两种状态，一种是MOS管导通总线被拉低，另外一种是MOS关断总线被上拉电阻拉高，如下图所示：

IIC协议

1、IDLE状态

总线上没有数据传输，SCL和SDA都保持高电平。

2、START信号

在SCL为高电平时，SDA下降沿。

3、STOP信号

在SCL为高电平时，SDA上升沿。

4、ACK和NACK信号

发送方发送完成8bit数据（一个字节）后，紧随的下一个时钟周期，发送方释放SDA线，接收方发送一个ACK/NACK信号，用于应答发送方接收状态。

ACK： SCL高电平时，SDA为低电平，表示数据被正确接收，发送方可以继续发送，如下图所示：

NACK： SCL高电平时，SDA为高电平

通讯过程中出现以下情况，总线上会出现NACK信号：

1）接收方忙于其他事情，不能接收数据

2）接收方不能理解收到的数据或者没有空间存储数据

3）主机读取数据完成，返回NACK告知从机读取完成。

5、数据传输

1）主机向从机寄存器中写数据

主机首先发送START信号占用总线，然后发送7Bit从机地址，一般情况下从机地址是通过外部上下拉电阻分配的，7Bit从机地址之后是读写位，如果主机想要写数据此位为0，读数据此位为1，之后紧随从机ACK，然后主机发送寄存器地址，即数据写在从机哪个地址上，从机再次返回ACK，主机继续发送数据，所有数据发完之后，主机发送STOP后释放总线。

2）主机从从机寄存器中读数据

主机首先发送START信号占用总线，然后发送7Bit从机地址以及写位，然后发送从机读取地址，再次发送一个START，发送7Bit从机地址以及读位，最后在主机SCL驱动下从机把数据送上总线，当主机认为数据已经读取完成，则发送STOP释放总线。注意，此处有一个STOP，两个START，也就是说START和STOP有可能不是成对出现。