STM32的IIC通信原理詳解

本文將介紹STM32 IIC的通信原理和協(xié)議

①IIC總線簡介

②IIC總線協(xié)議與讀寫操作

③STM32 IIC控制器介紹

①IIC總線簡介

IIC是inter integrated circuit的簡稱，IIC是由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線；該總線具有接口線少、易于控制、通訊速率高等有點，在微電子控制領域被廣泛使用。

IIC總線具備以下特征：

1、同步通信，半雙工，以字節(jié)為傳輸單位；

2、兩條線路、SDA和SCL;

3、掛載在IIC總線上的設備均可為主設備、亦可為從設備；

4、具有3種傳輸速率，最高可達3.4Mbit/s；可通過總線時鐘的頻率和總線上拉電阻來配置傳輸速率；

5、多主機功能、7位和10位地址模式、可以軟件復位、1字節(jié)緩沖帶DMA功能；

IIC總線的物理連接如下圖：

SDA和SCL總線上會有上拉電阻，總線上可以掛在一定數(shù)量的設備通過總線進行通訊、當總線空閑時總線上處于高電平。

②IIC總線協(xié)議與讀寫操作

IIC總線協(xié)議包括：起始信號、終止信號、數(shù)據(jù)、應答部分；

起始信號：當總線處于空閑狀態(tài)時SDA SCL兩根線上是高電平，若此時SDA由高變低、則定義為起始信號；

終止信號：當SCL處于高電平時，若此時SDA由低變高、則定義為終止信號；

起始信號、終止信號顧名思義是通信的開始和終止，這兩個信號都有主設備發(fā)起；

數(shù)據(jù)：可分為地址數(shù)據(jù)、和真實意義上的地址內存儲的數(shù)據(jù)；

應答：應答可以有應答信號和非應答信號，該信號是跟在數(shù)據(jù)后面；

若主設備向從設備寫1個數(shù)據(jù)會有以下過程：

起始信號>從機地址+寫位ACK>寫入地址ACK>寫入數(shù)據(jù)ACK>終止信號

若主設備向從設備讀1個數(shù)據(jù)會有以下過程：

起始信號>從機地址+寫位ACK>要讀的地址ACK>起始信號>從機地址+讀位ACK>地址內的數(shù)據(jù)NACK>終止信號

若讀多個數(shù)據(jù)就是“從機地址+讀位ACK>地址內的數(shù)據(jù)NACK”重復幾次

③STM32 IIC控制器介紹

STM32這種芯片是具有IIC控制器的,這樣可以通過硬件產生IIC時序；但有些簡單的單片機就可能沒有IIC控制器，那我們如何與IIC設備通訊呢？答案就是軟件模擬IIC時序，軟件模擬IIC時序相比更加操作繁瑣、效率低。

STM32的IIC片上外設是用來專門實現(xiàn)IIC通訊協(xié)議的，我們只要配置好該外設，就可以產生通訊信號、收發(fā)數(shù)據(jù)并緩存起來，CPU檢測外設的狀態(tài)和訪問數(shù)據(jù)寄存器就能完成數(shù)據(jù)的收發(fā)，這樣減輕了CPU的工作負擔、使得軟件設計的效率提高。

以下是STM32 IIC控制器的框圖：

引腳對應表：