S2.6 iic(上)

此文章内容由祁学长提供，我负责修订。在本篇开始前，我更希望你能看完 这个视频

本章内容为IIC与SPI通信的教学，便于日后使用更多的外部设备在开始讲解之前，我们先来了解一下他们的作用

IIC协议与SPI协议创造出来的用途

为了节省微控制器的引脚和和额外的逻辑芯片，使印刷电路板更简单，成本更低，位于荷兰的Philips实验室(后被NXP收购)开发了“Inter-Integrated Circuit”，IIC或I2C ，一种只使用二根线接连所有外围芯片的总线协议。最初的标准定义总线速度为100kbps。经历几次修订，主要是1995年的400kbps，1998的3.4Mbps。 SPI总线是微控制器四线的总线协议。与IIC不同，SPI没有明文标准，只是一种事实标准，对通信操作的实现只作一般的抽象描述，芯片厂商与驱动开发者通过data sheets和application notes沟通实现上的细节。

内容参考于这篇文章，可以看到，IIC和SPI在最基本的连接所需要的线缆数量上就有所不同，使用场景也不太一样我们先从连接只需要使用两根线的IIC总线开始讲起

IIC那两根线是干嘛的，它是怎么只使用两根线连接所有外围芯片的？

iic的两条线分别称为 serial data（sSDA） 和 serial clock（scl），即串行数据线和串行时钟线，可以以一种简单的形容来理解它 SDA是一条双向单车道而 SCL则是收费站上的杆子数据位就是在车道上的车一次只能放一辆过去而所有设备都在这个车道上连接，如何判断信息是哪个芯片发送和接收的呢？这时不妨看看IIC的协议规定

IIC协议规定：

每一支IIC设备都有一个唯一的七位设备地址。

数据帧大小为8位的字节。

数据(帧)中的某些数据位，用于控制通信的开始、停止、方向(读写)和应答机制。

从这部分我们可以看到， IIC设备都有一个唯一的七位设备地址作为唯一标识码，你可以理解为我们需要设备的门牌号来定位要与哪个设备进行交互。那么，IIC的多设备通信就很直观了，主机在数据线上发送数据，然后对应的从设备接收数据。但是这里我们需要注意一下，在IIC总线上所有的从设备都会接到消息，但只有地址位对应上的设备才会开始接收如果出现了多主机同时发出信息的问题就要引入仲裁，但今天的教学暂时不讲解

怎么在8051上使用iic总线？

at89c52并没有硬件IIC外设，所以IIC的时序与数据由GPIO模拟实现（理论模拟的速度不会太高，但IIC本身就是低速通信，比如b站上的纸带IIC（笑））

这时就要看看IIC的数据是如何发送的了

首先，在SDA上，主设备发一个START信号（起始位），这个信号提示所有其它设备开始监听总线以准备接收数据。这个信号是在一个SCL周期内，SDA由1变为0在数据发送的同时，SCL作为时钟信号告诉从设备一个数据位的周期。 IIC总线标准规定：SDA线的数据转换必须在SCL线的低电平期，在SCL线的高电平期，SDA线的上数据是稳定的。 伪代码如下

SCL = 1;
Delay();
SDA = 1;
Delay();
SDA = 0;
Delay();
SCL = 0;

接着，主设备发送一个7位设备地址加一位的读写操作的数据帧。

当所设备接收数据后，比对地址自己是否目标设备。如果比对不符，设备进入等待状态，等待STOP信号的来临；如果比对相符，设备会发送一个应答信号——ACKNOWLEDGE作回应。

SDA = 1;
Delay();
SCL = 1;
Delay();
SCL = 0;
Delay();
SDA = 1;

当主设备收到应答后便开始传送或接收数据。数据帧大小为8位，尾随一位的应答信号。主设备发送数据，从设备应答；相反主设备接数据，主设备应答。

当数据传送完毕，主设备发送一个STOP信号01，向其它设备宣告释放总线，其它设备回到初始状态。

SCL = 1;
Delay();
SDA = 0;
Delay();
SDA = 1;
Delay();
SCL = 0;

作业

今日进行理论学习，最好是看完开头的视频，明日实战交作业