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

簡介

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)計出來的一種簡單、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，也就是說多個芯片可以連接到同一總線結(jié)構(gòu)下，同時每個芯片都可以作為實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂圃?。這種方式簡化了信號傳輸總線接口。

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總線上可有多個主機(jī)和多個從機(jī)。“主->從”的通信架構(gòu)使得通信的主動權(quán)在主機(jī)端，主機(jī)發(fā)起一次通信，從機(jī)做出響應(yīng)。

信號線

IIC作為兩線串行總線，信號線分別是：

SCL(Serial ClockLine)：串行時鐘，主機(jī)輸出

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

總線信號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，信號管腳處于高電平狀態(tài)。

這里可以具體到一些芯片的手冊里，明確寫出線路連接時的上拉電阻要求：

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)手冊中：

信號時序

IIC作為同步串行總線，可以認(rèn)為有兩個同步信號，第一個是通信起始、結(jié)束標(biāo)志，告知掛在IIC總線上的從機(jī)設(shè)備，何時開始通信并且何時結(jié)束;第二個是同步時鐘信號SCL，收發(fā)雙方進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互時，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，SCL和SDA都是高電平，某一時刻，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，在SCL處于高電平時，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，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，接收方讀取SDA的電平逐bit接收，并逐8個bit組成1個Byte。

應(yīng)答ACK

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

應(yīng)答NACK

NACK表示在8bit數(shù)據(jù)后的第9個時鐘的高電平期間，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，SDA拉低開始，SDA拉高結(jié)束;

SCL高電平時，接收方采樣SDA管腳電平;SCL低電平時，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)的信號時序狀態(tài)特征。

如果要和SPI接口對比，我們發(fā)現(xiàn)，在IIC總線上掛了多個從設(shè)備，某個時刻某個主機(jī)要與某個從設(shè)備通信時，卻不像SPI那樣有單獨一個片選信號管腳SS。

那么IIC要實現(xiàn)主機(jī)與指定從機(jī)的通信，需要每次開始通信時，主機(jī)會先把指定從機(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，每個具有IIC接口的外圍器件，其數(shù)據(jù)手冊中都有關(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：