I2C总线及其应用

I²C总线及其应用

苏建志，王冰峰
(电子科技大学控制理论与控制工程四川成都 610054)

I 2C总线起源与特点

I 2C(Inter-IntegratedCircuit)总线是一种由Philips公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。12C总线产生于20世纪80年代，初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对各个组件进行查询，管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇；可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，以便有效进行管理。

12C总线主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此VC总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10kb／s的传输速率支持40个组件。12C总线的另一个优点是，他支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。

12C总线的构成及信号类型

PC总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，传送速率100kb／s。各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有惟一的地址，在信息的传输过程中，12C总线上并接的每一模块电路既是主控器(或被控器)，又是发送器(或接收器)，这取决于他所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别(如对比度、亮度等)及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。

VC总线在传送数据过程中共有3种类型信号，他们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。 开始信号 SCL为高电平时，SDA由高电平向低电子跳变，开始传送数据。

结束信号 SCL为低电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

应答信号 接收数据的IC在接收到8b数据后，向发送数据的IC发出特定的低电子脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出二个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况做出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，判断为受控单元出现故障。

目前有很多半导体集成电路上都集成了12C接口。带有12C接口的单片机有：Cygnal的C8051FOXX系列，Philips的SAA73XX与SAA78XX系列等。很多外围器件如存储器、监控芯片等也提供12C接口。

3 总线基本操作

I2C规程运用主／从双向通讯。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件都可以工作于接收和发送状态。总线必须由主器件(通常为微控制器)控制，主器件产生串行时钟(SCL)控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。SDA线上的数据状态仅在SCL为低电平的期间才能改变，SCL为高电子的期间，SDA状态的改变被用来表示起始和停止条件。如图1所示。

3．1 控制字节

在起始条件之后，必须是器件的控制字节，其中高4位为器件类型识别符(不同的芯片类型有不同的定义，E2PROM一般应为1010)，接着3位为片选，一位为读写位，当为1时为读操作，为。时为写操作。如图2所示。

3．2 写操作

写操作分为字节写和页面写两种操作，对于页面写根据芯片的装载的字节不同有所不同。关于页面写的地址、应答和数据传送的时序如图3所示。

3．3 读操作

读操作有3种基本操作：当前地址读、随机读和顺序读。图4给出的是顺序读的时序图。应当注意的是一个读操作的第9个时钟周期不是"不关心"为了结束读操作，主机必须在第9个周期间发出停止条件或者在第9个时钟周期内保持SDA为高电子、然后发出停止条件。

4.I2C总线软件编写

一般I2C通用读写程序的编写主要包括以下几个模块：I2C总线的初始化子程序；延时子程序；起始、结束子

以上部分是I2C总线各个部分的软件编写。其中SDA，SCL口的定义留给用户，用户可以根据需要自行定义。

5 结 语

PC总线由于其简单的硬件结构，在智能控制、单芯片控制、LCD驱动器、远程I／O控制，特别是在日益流行的视听系统、多媒体系统、家庭影院得到了广泛应用，已经成为一种工业标准，相信随着数字化时代的到来，一定会有更美好的发展前景，一定会得到更好的应用.