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前言

從這篇文章開始為大家介紹一些通信協(xié)議，包括 UART，SPI，IIC等。

UART串口通訊協(xié)議
SPI通信協(xié)議

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一、什么是IIC協(xié)議

1. IIC協(xié)議概念：

IIC 協(xié)議是由 SDA 數(shù)據(jù)線 和 SCL時鐘線 組成的串行總線，可以發(fā)送接收數(shù)據(jù)，采用半雙工的通信方式。每個掛在總線上的器件都有唯一的地址，通常一個主機多個從機。

• 數(shù)據(jù)線 ：完成數(shù)據(jù)的收發(fā)。
• 時鐘線：完成數(shù)據(jù)的同步傳輸。

位速在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá) 100kbits/s， 在快速模式下可達(dá) 400kbits/s, 在高速模式下可達(dá) 3.4Mbits/s.

2. IIC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：
   

(1). 在一個芯片內(nèi)部，有一個或者多個 IIC控制器（主機）。
(2). 在一個 IIC 控制器上，可以連接一個或多個 IIC設(shè)備（從機）。
(3). IIC 總線只需要 2 根線：時鐘線 SCL, 數(shù)據(jù)線 SDA。
(4). 在 IIC總線的SCL,SDA 上都有上拉電阻。
(5). 時鐘線只能由主機產(chǎn)生，作用給從機，從而完成數(shù)據(jù)的收發(fā)同步。

二、IIC信號

IIC協(xié)議中數(shù)據(jù)的傳輸單位是字節(jié)。要用到 9 個時鐘。前 8 個時鐘用來傳輸數(shù)據(jù)，第 9 個時鐘用來傳輸信號。傳輸數(shù)據(jù)時，先傳輸最高位。

1. 空閑狀態(tài)
   當(dāng)總線上的SDA 和 SCL 兩條信號線同時處于高電平時，便于空閑狀態(tài)。當(dāng)不傳輸數(shù)據(jù)時，SDA和SCL就會被上拉電阻拉高，便進(jìn)入了空閑狀態(tài)。
   
2. 開啟信號
   當(dāng)SCL為高電平期間，SDA由高變低的跳變；便是總線的起始信號，只能由主機發(fā)起，且在空閑狀態(tài)下才可以啟動。
   
3. 停止信號
   當(dāng) SCL為高電平期間，SDA 由低到高的跳變，便是總線的停止信號，表示數(shù)據(jù)已經(jīng)傳輸完成。
   
4. 響應(yīng)信號
   接收器在接收到 8 位數(shù)據(jù)后，在第 9個周期，拉低 SDA。當(dāng)接收方接收該字節(jié)成功，便會輸出一個 ACK應(yīng)答信號。

當(dāng)SDA 為高電平，表示為非應(yīng)答信號 NACK，當(dāng) SDA為低電平，表示為應(yīng)答信號 ACK。

三、IIC協(xié)議的通訊時序

IIC總線上的設(shè)備可以 發(fā)送/接收 數(shù)據(jù)。

1. 寫操作

流程如下：

- 主芯片要發(fā)送一個起始信號 start 。
- 然后主設(shè)備發(fā)送一個設(shè)備地址（用來確定是往哪個從機寫數(shù)據(jù)），方向（0表示讀，1表示寫）。
- 從設(shè)備回應(yīng)（用來確定從設(shè)備是否存在），然后就可以傳輸數(shù)據(jù)。
- 主設(shè)備發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)給從設(shè)備，等待回應(yīng)。
- 每傳輸一字節(jié)數(shù)據(jù)，接收方都要有一個回應(yīng)信號（用來確定數(shù)據(jù)是否接收完成），然后再傳輸下一個數(shù)據(jù)。
- 數(shù)據(jù)傳輸完成后，主芯片就會發(fā)送一個停止信號。

2. 讀操作

流程操作：

- 主設(shè)備發(fā)送一個起始信號。
- 主設(shè)備發(fā)出一個從設(shè)備地址（用來確定從哪個設(shè)備讀數(shù)據(jù)），方向（0表示寫，1表示讀）。
- 從設(shè)備回應(yīng)（用來確定從設(shè)備是否存在），然后就可以傳輸數(shù)據(jù)。
- 從設(shè)備發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)給主設(shè)備，等待回應(yīng)。
- 每傳輸一字節(jié)數(shù)據(jù)，接收方要有一個回應(yīng)信號（用來確定數(shù)據(jù)是否接收成功），然后再傳輸下一個數(shù)據(jù)。
- 數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，主設(shè)備會發(fā)送一個停止信號。

四、上拉電阻作用

1. IIC 總線的SCL,SDA 上都有上拉電阻。外接2個上拉電阻的作用：當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時，總線為高電平狀態(tài)。

2. 問 ：SCL 為何要使用上拉電阻？

答 ：在第 9 個時鐘后，如果有某一方設(shè)備需要更多的時間來處理數(shù)據(jù)，它可以一直驅(qū)動三極管把 SCL 拉低。當(dāng) SCL為低電平時，其他設(shè)備都不使用 IIC總線；只有當(dāng) SCL從低電平變?yōu)楦唠娖降臅r候，IIC總線才能夠被使用。

當(dāng)該設(shè)備處理數(shù)據(jù)完畢，就緒時，就不再驅(qū)動三極管。這時上拉電阻把SCL變?yōu)楦唠娖?/mark>，其他設(shè)備就可以繼續(xù)使用 IIC總線了。

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總結(jié)

下一篇文章為大家介紹 SPI 和 UART 通信協(xié)議。