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iic通信底层讲解

article 2024/12/27 15:02:21

文章目录

- 概要

概要

在MCU的使用中我们经常会用到各类通讯，比如串口通信 iic通信 spi通信 can通信等等，某些通信我们想使用时只需要略微懂其原理就可以开始使用比如串口通信而iic通信却比较麻烦因为iic是有两种的一种硬件iic,一种软件iic，我们某些传感器用的是软件iic 当我们尝试将软件iic移植到STM32的硬件iic时，经常会出现问题或者看不懂厂商给的数据手册所以对于iic底层的理解尤为重要，本篇文章将从iic通信的底层原理进行讲解

整体架构流程

我们先要了解一个概念是时序图，时序图代表了单片机内部的通信原理，学会看时序图是我们理解通信最为基础也是最为重要的一个点，所以我们先补充一下时序图怎么看如何看

1.单信号时序图

如下就是一个最简单的时序图，我们的横坐标表示时间，纵坐标表示电压大小，因为我们的单片机是数字电路，所以时序图中的电平也就只有两种状态高电平和低电平

上图中的时序图是一种理想时序图但在实际的电路中时序的变化并不是突变的它从低电平变换到高电平是有一个过渡的时间的，所以在某些时序图中表示方法是中间有一段过渡时间的

2.多信号时序图

多信号的时序图是由两个信号来决定的，比如在下图中有起始信号和终止信号而中间SDA段的上下段，代表其信号由实际数据内容决定电平状态

iic总线时序图的理解方式

在下图中有两条线，一条信号线一条数据线，数据线的改变必须以信号线的改变为前提（我们后面会详细说明），

我们先看上面这幅图中的第一个1，这个1代表第一个高电平信号，后面的9代表第九个高电平信号

再来看第二根线这条线中的 0 1分别代表高低电平，然后为了让我们知道信号是谁发出的我们最下面那根线就代表了信号的发出方，比如刚开始的时候信号是由Master(主机)发送的，过了一会信号是由从机LM75发出的

现在我们开始iic驱动的书写

如下就是我们iic的硬件连接图

有了这样的硬件连接后，我们在iic中规定数据线SDA 高电平时为1，低电平时为0（二进制）

有了这样的规定我们就可以根据硬件高低电平的变化来代替二进制数字信号的发送实现通信

但是在这样的规定下就会出现一个问题，如下图我们无法知道到底发送了多少个1，因为在图中的一段都是高电平，我们完全不知道在这个高电平内有多少个信号1

所以这个时候我们引入时序图，只有在时序线变化的过程中我们的数据线SDA才能跟着变化，然后我们让数据线以固定的频率拉高拉低也就是变化这个变化的频率就决定了通信总速度

然后我们现在以具体的实例进行讲解，比如我们这个时候要发送8位数据 10101111

我们按照上面的理论发送完八位数据（你可以在图中看出我们的SDA想要进行有效发送，就必须在SCL线处于高电平的时候）

八位数据被发送完成后，还有一个问题也就出现，我们只有主机在进行单一的发送，我们不知道从机是否进行到有效的接受，所以我们必须引入一种从机的反馈模式来保证从机有真正的收到主机发送的信号所以我们以八个数据做为一个节点，在接受完八个数据之后我们的第九个数据（相对SDA）或者是第九个工作期间(相对SCL),我们会把SDA的权限交给从机来控制，我们知道的是SDA数据线的控制权在发送八位信号的时候是由主机控制的，到了第九位信号的时候我们把它的控制权限交给从机若SDA为高电平则代表从机无应答也就代表从机没有正常接受到数据

如果是低电平则代表有应答则代表从机正常接收到信号