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IIC物理层介绍

1、IIC总线是一个支持设备的总线，IIC只使用两条总线线路，一个是双向串行数据线（SDA），一个是串行时钟线（SCL）。数据线用来收发数据，时钟线用于数据收发同步。

2、每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机立用这个地址进行不同设备间的访问。

3、总线通过上拉电阻接到电源。当IIC设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高度态时，总线会被上拉电阻拉成高电平。

4、多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定有哪个设备占用。

5、IIC用三种传输模式：标准传输模式为100kbit/s，快速模式为400kbit/s，高速模式可达3.4Mbit/s。

6、连接到相同总线的IC数量收到总线的最大电容400PF限制。

IIC协议层介绍

｀IIC协议层定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节。

IIC基本读写过程

起始信号S有主机的IIC接口产生，这时连接到主机的所有设备都会接收到这个信号。

起始信号产生后，所有从机开始等待主机广播下来的从机的地址信号，在总线上，所有从机的地址都是唯一的，当主机广播的地址与设备的地址匹配后，这个设备就被选中，地址不匹配的设备会忽略之后的数据信号。从机的地址信号可以时7位和10位的。

主机发送完地址信号后接着发送传输方向的选择位，0表示数据的传输方向由主机传至从机，即主机写数据，1表示数据的传输方向由从机传至从机，及主机读数据。

从机匹配地址后，会返回一个应答（ACK）或非应答信号（NACK），主机只有接收到从机的应答信号后，主机才能继续向从机发送数据。（写数据过程） 读数据过程即主机要向从机发送应答或非应答信号，从机只有收到主机发送的应答信号，才能继续向主机发送数据

写数据

当配置的方向传输位为“读数据”方向时，主机广播完地址，并接收到从机的应答信号时，主机开始正式向从机传输数据，一次传输的 数据大小为8位，主机每发送完一个字节后，都要等待从机的应答信号，可以重复这个过程。当像停止发送数据时，主机向从机发送一个停止信号（P），表示不在传输数据。

读数据

当配置的方向传输位为“读数据”方向时，主机广播完地址，并接收到从机的应答信号 后，从机开始向主机发送数据，数据的大小为8位，从机每发送完一个数据，都会等待主机的应答信号，可重复此过程。当主机向停止接收数据时，就向从机发送一个非应答信号（NACK），则主机自动停止发送数据。

读和写数据

IIC更常用的是复合格式，该传输过程有两次起始信号（S）。一般在第一次传输中，主机通过地址找到设备后，发送一段数据，这段数据通常用于表示该设备内部寄存器或存储器的地址；第二次传输中，则对该地址进行读或写。 （第一次告诉从机要读写的地址，第二次才真正进行数据的传输）

信号的起始（S）和停止信号（P）

当SCL为高电平SDA来一个下降沿意味着通讯的开始。当SCL为高电平SDA来一个上升沿代表通讯的结束。

数据有效性

IIC使用SDA来传输数据，并使用SCL来同步数据。SDA数据线在SCL的每个时钟周期传输一位数据。传输是，SCL为高电平时SDA表示的数据有效，SCL为低时，SDA表示的数据无效，一般在SCL为低电平时SDA进行数据的切换，为表示下一个的数据做准备。

地址及数据方向

设备地址可以是７位或１１位，数据传输方向位和７位地址位一起传送。读数据方向时（相当于从机向主机写数据)由从机控制SDA线，写数据方向时，SDA由主机控制。

响应

当设备接收数据后，若希望对方继续发送，则向对方发送应答信号，发送方会继续发送下一个数据；若接收方不想接收数据时，则向对方发送非应答信号，发送方接收到非应答信号后会产生一个停止信号，从未结束信号传输。

传输时主机产生时钟，通讯开始后，发送端发送完地址及传输方向位信号时（前８位），第九位时数据发送端会释放SDA的控制权，由数据接收端控制SDA ,若SDA为高电平，表示产生非应答信号，低电平表示产生应答信号。