IIC协议笔记

IIC协议

物理拓扑结构

IIC协议笔记 他由3根线组成分别叫SDA,SCL,GND,SDA为数据线,SCL为时钟线,GND为参考电平,就是0电平

通信原理是通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制,来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递。在总线空闲状态时,这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高,保持着高电平

总线特征

I2C总线上的每一个设备都可以作为主设备或者从设备,而且每一个设备都会对应一个唯一的地址(可以从I2C器件的数据手册得知),主从设备之间就通过这个地址来确定与哪个器件进行通信,在通常的应用中,我们把CPU带I2C总线接口的模块作为主设备,把挂接在总线上的其他设备都作为从设备。

I2C总线上的主设备与从设备之间以字节(8位)为单位进行双向的数据传输

协议

总线上数据的传输必须以一个起始信号作为开始条件,以一个结束信号作为传输的停止条件

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数据的传输

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主设备在传输有效数据之前要先指定从设备的地址,地址指定的过程和上面数据传输的过程一样,只不过大多数从设备的地址是7位的,然后协议规定再给地址添加一个最低位用来表示接下来数据传输的方向,0表示主设备向从设备写数据,1表示主设备向从设备读数据

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总线操作

第一,主设备往从设备中写数据。数据传输格式如下:

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第二,主设备从从设备中读数据。数据传输格式如下:

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第三,主设备往从设备中写数据,然后重启起始条件,紧接着从从设备中读取数据;或者是主设备从从设备中读数据,然后重启起始条件,紧接着主设备往从设备中写数据。数据传输格式如下:

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第三种操作在单个主设备系统中,重复的开启起始条件机制要比用STOP终止传输后又再次开启总线更有效率。

主发从收:

主机发送 START 信号-> 主机发送地址 -> 从机发送ACK应答 -> (主机发送数据 -> 从机发送ACK应答 (循环)) -> 主机发送STOP信号 或 主机发送 START 信号启动下一次传输

主收从发:

主机发送 START 信号-> 从机发送发地址 -> 主机发送ACK应答 -> (从机发送数据 -> 主机发送ACK应答 (循环)) -> 接受至最后一个字节时,主机发送NACK -> 主机发送 STOP 信号或 主机发送START信号 启动下一次传输

wire库

Arduino的IIC通信使用wire库,该库包含以下方法:

begin()

requestFrom()

beginTransmission()

endTransmission()

write()

available()

read()

onReceive()

onRequest()

arduino型号的IIC引脚定义:

Board

I2C / TWI  pins

Uno, Ethernet

A4 (SDA), A5 (SCL)

Mega2560

20 (SDA), 21 (SCL)

Leonardo

2 (SDA), 3 (SCL)

Due

20 (SDA), 21  (SCL), SDA1, SCL1

Wire.begin()

建立连接

代码示例

主收从发

主收

#include <Wire.h>

void setup()

{

Wire.begin(); // join i2cbus (主机,不用写IIC地址)

Serial.begin(9600); // 串口输出

}

void loop()

{

Wire.requestFrom(2, 6); // 要求2号IIC设备,通过Wire传送 6个 char过来

while(Wire.available()) // 如果Wire上有 char 等读取

{

char c = Wire.read(); // 从Wire 上读取一个char

Serial.print(c); //输出到串口监视器查看

}

delay(5500); // 等5.5秒

Serial.println( ); // 输出到下一行方便查看

} // loop

从发

#include <Wire.h>

void setup()

{

Wire.begin(2); //通知IIC总线, 是2 号IIC设备地址

Wire.onRequest(ggyy); // 注册当收到主机信息时相应的调用函数ggyy( )

}

void loop()

{

// 从机,代码空

}

// 信息处理函数,必须在 setup( ) 內用onRequest( ) 注册

void ggyy()

{

Wire.write("Hello "); // 送出 6 个char给IC 上的主机

} // loop

写代码步骤

(1)要在 setup( ) 内用 Wire.begin( ) 加入 IIC 通讯

(A)Master 只要这样 Wire.begin( );

(B)Slave 要用一个 1 到 127 的整数当作参数, 代表 Slave 的 address,

例如 Wire.begin(2); // 我是 2 号

(2)要由 Master 下命令要求 Slave 送数据过来,例如:

Wire.requestFrom(2, 6); // 要求 2号透过 Wire 送 6 char 过来

但是, 请注意, 这里的 6 其实只是一个 byte 的命令, 只是"希望"从机送 6 byte (最多只可要求 32 byte)

这里的 6 到底是啥意思是由 Master 和 Slave 的程序设计者自己约定好即可

Wire.requestFrom( ); 只是送个命令(一个 byte)给某个 Slave,

然后等着,直到至少一个 char 送过来或 time out 才会往下做下一行

所以, 这时 Master 在这句下方要用 Wire.read( ) 读取数据

Wire.requestFrom( ); 会回传一个整数, int kkk = Wire.requestFrom(2, 6);

然后检查实际收到几个 byte 的 kkk 是否为 0, 是表示 time out 都没收到任何 byte

(3) Slave 应该如何响应主人Master的命令

官网的范例不管 Master 送过来是啥, 直接用 requestEvent() 函数送回 6 bytes

比较正确的方法应该是:

(A) Master 在下达命令 .requestFrom(从机地址, 几 byte); 之前:

(A1)先用 .beginTransmission( ) + .write( ) ... + .endTransmission( ) 送一个讯息去给 Slave,

(A2)然后紧接着下达 .requestFrom(从机地址, 几 byte); 的命令;

(B)在 Slave 这边相对应于 (A)Master 的动作如下:

(B1)透过 Wire.onReceive (注册接收函数); 所注册的函数把(A1) 的信息收下来

(B2)透过 Wire.onRequest (注册送讯息函数); 所注册的函数送数据去给 Master,

但是, 应该根据(B1)所接收的信息(通常是从机或传感器的寄存器编号)决定要送的数据

(C)在 Master 这边于 .requestFrom( ); 之后用 while 检查 Wire.available( ) 并用 Wire.read( ) 接收数据

weinxin
灵智科教
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