I2C接口基本知識(shí)ppt課件

I2C總線接口基本知識(shí),總線和接口的區(qū)別：,總線是一組傳輸通道，比如說IIC總線。接口是一種連接標(biāo)準(zhǔn)，比如說IIC接口。兩者之間的關(guān)系就是IIC接口的設(shè)備都要通過IIC總線來進(jìn)行通信，而IIC總線上走的設(shè)備并不全是IIC接口的。,什么是I2C總線？,I2C（InterIntegratedCircuit）總線是由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，一根數(shù)據(jù)線SDA，一根串行時(shí)鐘線SCL，用于連接微處理器及其外圍設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全雙工同步數(shù)據(jù)處理。是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡(jiǎn)單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。,兩根線,I2C串行總線有兩根信號(hào)線：一根雙向的數(shù)據(jù)線SDA；另一根是時(shí)鐘線SCL。所有接到I2C總線上的設(shè)備的串行數(shù)據(jù)都接到總線的SDA線，各設(shè)備的時(shí)鐘線SCL接到總線的SCL。,上拉電阻與傳輸速率,I2C總線的SCL和SDA端口輸出為漏極開路，因此使用時(shí)必須連接上拉電阻。上拉電阻的大小與電源電壓，傳輸速率等由關(guān)系。這是由于外圍器件是漏極開路，上拉電阻的大小在一定程度上影響外圍器件信號(hào)傳輸?shù)难舆t時(shí)間。串行的8位雙向數(shù)據(jù)傳輸位速率在：標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s，采用10K歐姆的上拉電阻?？焖倌Ｊ较驴蛇_(dá)400kbit/s，采用2K歐姆的上拉電阻。高速模式下可達(dá)3.4Mbit/s，高速模式下不執(zhí)行仲裁和時(shí)鐘同步以加速位處理能力，同時(shí)高速模式主機(jī)器件有一個(gè)SDAH信號(hào)的開漏輸出緩沖器和一個(gè)在SCLH輸出的開漏極下拉和電流源上拉電路。這個(gè)電流源電路縮短了SCLH信號(hào)的上升時(shí)間，任何時(shí)侯在Hs模式，只有一個(gè)主機(jī)的電流源有效,I2C總線上的外圍擴(kuò)展器件的數(shù)量,I2C總線上的外圍擴(kuò)展器件為電壓型負(fù)載的CMOS器件，因此總線上的器件數(shù)量不是由電流負(fù)載能力決定，而是由電容負(fù)載能力決定。通常I2C總線的負(fù)載能力為400PF。同時(shí)由于外圍器件的地址唯一，所以外圍器件的數(shù)量還受器件地址空間的限制。,地址唯一,I2C總線上所有的外圍器件都需要唯一的地址由器件地址和引腳地址兩部分構(gòu)成，共七位。器件地址是I2C器件固有的地址編碼，器件出廠時(shí)就已經(jīng)給定，不可更改。引腳地址由I2C總線外圍器件的地址引腳（A2，A1，AO）決定，根據(jù)其在電路中接電源正極，接地或懸空的不同，形成不同的地址代碼。引腳地址數(shù)決定了同一種器件可接入總線的最大數(shù)目。R/W是方向位，R/W=0表示主器件向從器件發(fā)送數(shù)據(jù)，R/W=1表示主器件讀取從器件數(shù)據(jù)。,I2C總線上所有的外圍器件都需要唯一的地址，由器件地址和引腳地址兩部分構(gòu)成，共七位。器件地址是I2C器件固有的地址編碼，器件出廠時(shí)就已經(jīng)給定，不可更改。引腳地址由I2C總線外圍器件的地址引腳（A2，A1，AO）決定，根據(jù)其在電路中接電源正極，接地或懸空的不同，形成不同的地址代碼。引腳地址數(shù)決定了同一種器件可接入總線的最大數(shù)目。R/W是方向位，R/W=0表示主器件向從器件發(fā)送數(shù)據(jù)，R/W=1表示主器件讀取從器件數(shù)據(jù)。,主從通信,I2C規(guī)程運(yùn)用主/從雙向通訊。I2C總線的運(yùn)行（數(shù)據(jù)傳輸）由主機(jī)控制。所謂主機(jī)即啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送時(shí)（發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)）發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)，傳送結(jié)束時(shí)發(fā)出停止信號(hào)的設(shè)備，通常主機(jī)是微處理器。被主機(jī)尋訪的設(shè)備都稱為從機(jī)。主機(jī)和從機(jī)的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到從機(jī)，凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的設(shè)備稱為發(fā)送器，也可以是從機(jī)發(fā)到主機(jī)。從總線上接收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為接受器。,總線競(jìng)爭(zhēng)的仲裁,總線上可能掛接有多個(gè)器件，有時(shí)會(huì)發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線的情況，這種情況叫做總線競(jìng)爭(zhēng)。I2C總線具有多主控能力，可以對(duì)發(fā)生在SDA線上的總線競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：當(dāng)多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線時(shí)，如果某個(gè)主器件發(fā)送高電平，而另一個(gè)主器件發(fā)送低電平，則發(fā)送電平與此時(shí)SDA總線電平不符的那個(gè)器件將自動(dòng)關(guān)閉其輸出級(jí)。總線競(jìng)爭(zhēng)的仲裁是在兩個(gè)層次上進(jìn)行的。首先是地址位的比較，如果主器件尋址同一個(gè)從器件，則進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較，從而確保了競(jìng)爭(zhēng)仲裁的可靠性。由于是利用I2C總線上的信息進(jìn)行仲裁，因此不會(huì)造成信息的丟失。,I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號(hào)，它們分別是：?jiǎn)?dòng)信號(hào)、停止信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。啟動(dòng)信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。停止信號(hào)：SCL為低電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。應(yīng)答信號(hào)：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個(gè)信號(hào)后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，CPU接收到應(yīng)答信號(hào)后，根據(jù)實(shí)際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號(hào)的判斷。若未收到應(yīng)答信號(hào)，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。,I2C接口應(yīng)用,由于串行總線連線少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，往往不用專用的母板和插座而直接用導(dǎo)線連接各個(gè)設(shè)備即可。因此，采用串行總線大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。PHILIPS公司早在十幾年就前推出了I2C串行總線，它是具備多主機(jī)系統(tǒng)所需的包括裁決和高低速設(shè)備同步等功能的高性能串行總線。最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個(gè)組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對(duì)各個(gè)組件進(jìn)行查詢