单片机IIC通信协议详解

再话单片机通信

前面的文章中已经介绍了单片机的并口通信和UART串口通信，在实际开发过程中我们还可能用到很多其他通信协议，IIC协议就是其中常见的一种，它的用途很广，很多资料都讲得比较专业化，这篇文章我们一起通过简单的文字来熟悉它，以后应用时再讲专业点。

何为IIC

IIC总线全称是Inter Integrated Circuit总线，也写做I^2C总线，它是由飞利浦公司推出的一种同步通信协议，这种协议只用两根通信引脚，一根信号线SDA，另一根时钟线SCL，即它使用两根信号线就可实现全双工的同步数据传输。 总之，它具有接口线少、占用资源小、控制简单、通信速率较高等优点。 至于为什么，现在我们先不用管，等后面介绍完其他通信协议后再做对比了解。

所有与IIC兼容的器件都具有标准的接口，可以把多个IIC总线器件同时接到IIC总线上。 *当然，因为IIC协议比较简单，所以我们使用时通常也会直接通过软件模拟协议来实现，特别是对于没有IIC接口的单片机，比如普通51，52单片机。 * 在总线上通过地址来识别通信对象，使它们可以之间可以通过IIC总线直接通信，总线上的各设备具有唯一的识别地址，正是因为具备通信识别功能，并且简单容易实现，使得它在电子领域有非常广的应用，比如各种低速存储IC，各类传感器等等。

通信线路

因为所有IIC通信引脚内部电路使用的是开漏结构，所以在实际应用中需要对其引脚添加上拉电阻，以保证正常通信。

内部电路结构

通信协议总览

IIC总线协议上的设备分主设备和从设备，犹如常说的主机和从机，顾名思义，主设备是发送命令或数据的器件，从设备为接收命令或向主设备传送数据的器件。 并且主设备控制时钟信号，从设备根据主设备的时钟信号和地址信息进行响应。

主从设备之间还需要遵循一定的规则：

1. IIC总线空闲状态下，SCL和SDA均为高电平，只有在总线空闲时才允许启动数据传送。
2. 起始信号：钟线SCL为高电平时，数据线SDA从高电平到低电平的跳变被定义为起始信号。
3. 停止信号：时钟线SCL为高电平时，数据线SDA从低电平到高电平的跳变被定义为停止信号。
4. 除以上被定义的起始信号和停止信号外，数据传送过程，时钟线为高电平时，数据线必须保持稳定状态，即时钟线为高电平时，数据线的任何电平变化都将被看作总线的起始或停止信号。

协议总览

通信一般步骤

发送命令：

1. 发送起始（START）信号；
2. 发送设备地址；
3. 等待从设备响应(ACK)；
4. 发送数据，一般情况每发送一个字节数据后会等待接收来自从设备的响应(ACK)信号；
5. 数据发送完毕，发送停止(STOP)信号，终止传输。

读取命令：

1. 发送起始（START）信号；
2. 发送设备地址；
3. 等待从设备响应(ACK)；
4. 接收来自从设备的数据，一般情况下每接收一个字节数据后会向从设备发送一个响应(ACK)信号；
5. 接收到最后一个数据，发送一个无效响应(NACK)，然后发送停止(STOP)信号，终止传输。

通信程序举例

1. 总线初始化

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

2. 起始信号

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

3. 应答信号

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

4. 停止信号

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

5. 写数据

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. 读数据

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;                   
}