51單片機(jī)進(jìn)階開發(fā)之IIC通信

再話單片機(jī)通信

前面的文章中已經(jīng)介紹了單片機(jī)的并口通信和UART串口通信，在實(shí)際開發(fā)過程中我們還可能用到很多其他通信協(xié)議，IIC協(xié)議就是其中常見的一種，它的用途很廣，很多資料都講得比較專業(yè)化，這篇文章我們一起通過簡單的文字來熟悉它，以后應(yīng)用時(shí)再講專業(yè)點(diǎn)。

何為IIC

IIC總線全稱是Inter Integrated Circuit總線，也寫做I^2C總線，它是由飛利浦公司推出的一種同步通信協(xié)議，這種協(xié)議只用兩根通信引腳，一根信號線SDA，另一根時(shí)鐘線SCL，即它使用兩根信號線就可實(shí)現(xiàn)全雙工的同步數(shù)據(jù)傳輸?？傊?，它具有接口線少、占用資源小、控制簡單、通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。至于為什么，現(xiàn)在我們先不用管，等后面介紹完其他通信協(xié)議后再做對比了解。

所有與IIC兼容的器件都具有標(biāo)準(zhǔn)的接口，可以把多個(gè)IIC總線器件同時(shí)接到IIC總線上。 當(dāng)然，因?yàn)镮IC協(xié)議比較簡單，所以我們使用時(shí)通常也會直接通過軟件模擬協(xié)議來實(shí)現(xiàn)，特別是對于沒有IIC接口的單片機(jī)，比如普通51，52單片機(jī)。 在總線上通過地址來識別通信對象，使它們可以之間可以通過IIC總線直接通信，總線上的各設(shè)備具有唯一的識別地址，正是因?yàn)榫邆渫ㄐ抛R別功能，并且簡單容易實(shí)現(xiàn)，使得它在電子領(lǐng)域有非常廣的應(yīng)用，比如各種低速存儲IC，各類傳感器等等。

通信線路

因?yàn)樗蠭IC通信引腳內(nèi)部電路使用的是開漏結(jié)構(gòu)，所以在實(shí)際應(yīng)用中需要對其引腳添加上拉電阻，以保證正常通信

內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)

通信協(xié)議總覽

IIC總線協(xié)議上的設(shè)備分主設(shè)備和從設(shè)備，猶如常說的主機(jī)和從機(jī)，顧名思義，主設(shè)備是發(fā)送命令或數(shù)據(jù)的器件，從設(shè)備為接收命令或向主設(shè)備傳送數(shù)據(jù)的器件。并且主設(shè)備控制時(shí)鐘信號，從設(shè)備根據(jù)主設(shè)備的時(shí)鐘信號和地址信息進(jìn)行響應(yīng)。

主從設(shè)備之間還需要遵循一定的規(guī)則：

1. IIC總線空閑狀態(tài)下，SCL和SDA均為高電平，只有在總線空閑時(shí)才允許啟動數(shù)據(jù)傳送。
2. 起始信號：鐘線SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA從高電平到低電平的跳變被定義為起始信號。
3. 停止信號：時(shí)鐘線SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線SDA從低電平到高電平的跳變被定義為停止信號。
4. 除以上被定義的起始信號和停止信號外，數(shù)據(jù)傳送過程，時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線必須保持穩(wěn)定狀態(tài)，即時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線的任何電平變化都將被看作總線的起始或停止信號。

協(xié)議總覽

通信一般步驟

發(fā)送命令：

1. 發(fā)送起始（START）信號；
2. 發(fā)送設(shè)備地址；
3. 等待從設(shè)備響應(yīng)(ACK)；
4. 發(fā)送數(shù)據(jù)，一般情況每發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后會等待接收來自從設(shè)備的響應(yīng)(ACK)信號；
5. 數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，發(fā)送停止(STOP)信號，終止傳輸。

讀取命令：

1. 發(fā)送起始（START）信號；
2. 發(fā)送設(shè)備地址；
3. 等待從設(shè)備響應(yīng)(ACK)；
4. 接收來自從設(shè)備的數(shù)據(jù)，一般情況下每接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后會向從設(shè)備發(fā)送一個(gè)響應(yīng)(ACK)信號；
5. 接收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)，發(fā)送一個(gè)無效響應(yīng)(NACK)，然后發(fā)送停止(STOP)信號，終止傳輸。

通信程序舉例

1. 總線初始化

void init()
{
  SCL= 1;
  delay ();
  SDA= 1;
  delay ();
}

2. 起始信號

void start()                     
{
  SDA= 1;
  delay ();
  SCL= 1;
  delay ();
  SDA= 0;
  delay ();
}

3. 應(yīng)答信號

void respons()
{
  uchar i= 0;
  SCL= 1;
  delay();
  while ((SDA== 1)&&(i< 255))
  {
    i++ ;
  }
  SCL= 0;
  delay();
}

4. 停止信號

void stop() 
{
  SDA= 0;
  delay();
  SCL= 1;
  delay();
  SDA= 1;
  delay();
}

5. 寫數(shù)據(jù)

void writebyte(uchar date)
{
  uchar i,temp;
  temp= date;
  for(i= 0;i< 8;i++ )
  {
    temp= temp<< 1; 
    SCL= 0;
    delay();
    SDA= CY;
    delay();
    SCL= 1;
    delay();
  }
  SCL= 0;
  delay();
  SDA= 1;
  delay();
}

6. 讀數(shù)據(jù)

void readbyte()             
{
  uchar i,k;
  SCL= 0;
  delay();
  SDA= 1;
  for(i= 0;i< 8;i++ )         
  {
    SCL= 1;
    delay();
    k= (k<< 1)|SDA;            
    SCL= 0;
    delay();
  }
  delay();
  return k;                   
}