0、IIC流程图 1、定义：I2C，一种总线结构。 IIC 是作为英特尔IC 的互补，这种总线类型是由菲利浦半导体公司在八十年代初设计出来的，主要是用来连接整体电路(ICS) ，IIC是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实施数据传输的控制源。这种方式简化了信号传输总线。例如：内存中的SPD信息,通过IIC，与BX芯片组联系，IIC 存在于英特尔PIIX4结构体系中。 随着大规模集成电路技术的发展，把CPU和一个单独工作系统所必需的ROM、RAM、I/O端口、A/D、D/A等外围电路集成在一个单片内而制成的单片机或微控制器愈来愈方便。目前，世界上许多公司生产单片机，品种很多。其中包括各种字长的CPU，各种容量的ROM、RAM以及功能各异的I/O接口电路等等，但是，单片机的品种规格仍然有限，所以只能选用某种单片机来进行扩展。扩展的方法有两种：一种是并行总线，另一种是串行总线。由于串行总线的连线少，结构简单，往往不用专门的母板和插座而直接用导线连接各个设备。因此，采用串行线可大大简化系统的硬件设计。PHILIPS公司早在十几年前就推出了I2C串行总线，利用该总线可实现多主机系统所需的裁决和高低速设备同步等功能。因此，这是一种高性能的串行总线。 日前推出新型二选一I2C主选择器，可以使两个I2C主设备中的任何一个与共享资源连接，广泛适用于从MP3播放器到服务器等计算、通信和网络
1
应用领域，从而使制造商和终端用户从中获益。PCA9541可以使两个I2C主设备在互不连接的情况下与同一个从设备相连接，从而简化了设计的复杂性。此外，新产品以单器件替代了I2C多个主设备应用中的多个芯片，有效节省了系统成本。
2、硬件结构
I2C串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上。典型的I2C总线结构如图1所示。 为了避免总线信号的混乱，要求各设备连接到总线的输出端时必须是漏极开路（OD）输出或集电极开路（OC）输出。设备与总线的接口电路如图2所示。设备上的串行数据线SDA接口电路应该是双向的，输出电路用于向总线上发送数据，输入电路用于接收总线上的数据。而串行时钟线也应是双向的，作为控制总线数据传送的主机，一方面要通过SCL输出电路发送时钟信号，另一方面还要检测总线上的SCL电平，以决定什么时候发送下一个时钟脉冲电平；作为接受主机命令的从机，要按总线上的SCL信号发出或接收SDA上的信号，也可以向SCL线发出低电平信号以延长总线时钟信号周期。总线空闲时，因各设备都是开漏输出，上拉电阻Rp使SDA和SCL线都保持高电平。任一设备输出的低电平都将使相应的总线信号线变低，也就是说：各设备的SDA是“与”关系，SCL也是“与”关系。
总线对设备接口电路的制造工艺和电平都没有特殊的要求（NMOS、CMOS都可以兼容）。在I2C总线上的数据传送率可高达每秒十万位，高速方式时在每秒四十万位以上。另外，总线上允许连接的设备数以其电容量不超过400pF为限。 总线的运行（数据传输）由主机控制。所谓主机是指启动数据的传送（发出启动信号）、发出时钟信号以及传送结束时发出停止信号的设备，通常主机都是微处理器。被主机寻访的设备称为从机。为了进行通讯，每个接到I2C总线的设备都有一个唯一的地址，以便于主机寻访。主机和从机的数据传送，可以由主机发送数据到从机，也可以由从机发到主机。凡是发送数据到总线的设备称为发送器，从总线上接收数据的设备被称为接受器。
I2C总线上允许连接多个微处理器以及各种外围设备，如存储器、LED及LCD驱动器、A/D及D/A转换器等。为了保证数据可靠地传送，任一时刻总线只能由某一台主机控制，各微处理器应该在总线空闲时发送启动数据，为了妥善解决多台微处理器同时发送启动数据的传送（总线控制权）冲突，以及决定由哪一台微处理器控制总线的问题，I2C总线允许连接不同传送速率的设备。多台设备之间时钟信号的同步过程称为同步化。
3、应用举例
51、96系列的单片机应用很广，但是由于它们都没有I2C总线接口，从而限制了在这些系统中使用具有I2C总线接口的器件。通过对I2C总线时序的分析，可以用51单片机的两根I/O线来实现I2C总线的功能。接I2C总线规定：SCL线和SDA线是各设备对应输出状态相“与”的结果，任一设备
2
都可以用输出低电平的方法来延长SCL的低电平时间，以迫使高速设备进入等待状态，从而实现不同速度设备间的时钟同步。因此，即使时钟脉冲的高、低电平时间长短不一，也能实现数据的可靠传送，可以用软件控制I/O口做I2C接口。
在单主控器的系统中，时钟线仅由主控器驱动，因此可以用51系列的一根I/O线作为SCL的信号线，将其设备为输出方式，并由软件控制来产生串行时钟信号。在实际系统中使用了P1.3。另一根I/O线P1.2作为I2C总线的串行数据线，可在软件控制下在时钟的低电平期间读取或输出数据。系统传输数据的过程如下：先由单片机发出一个启始数据信号，接着送出要访问器件的7位地址数据，并等待被控器件的应答信号。当收以应答信号后，根据访问要求进行相应的操作。如果是读入数据，则数据线可一直设为输入方式，中间不需要改变SDA线的工作方式，每读入一个字节均应依次检测应答信号；如果是输出数据，则首先将SDA设置为输出方式，当发送完一个字节后，需要改变SDA线为输入方式，此时读入被控器件的应答信号就完成了一个字节的传送。当所有数据传输完毕后，应向SDA发出一个停止信号，以结束该次数据传输。 I2C范例
51系列用汇编语言实现启始、停止、读、写、应答的程序，读者也可以根据I2C总线时序在96系列或其它单片机上实现I2C总线接口。 a.启动位程序 ACK：CLR P1.3 NOP NOP
SETB P1.2 NOP NOP NOP
CPL P1.3 ；P1.3=1 NOP NOP NOP
DENGDAI：JB P1.2，DENGDAI RET
b.读数据程序
读字节可以在当前地址读（CURRENT
READ），也可以随机读（RANDOM READ），读出数据的最后一个字节后不用加应答信号。 READ：PUSH 0EH CLR P1.4
LCALL BSTART ；START
MOV A，#0A0H ；SEND THE CNOTROL BYTE LCALL SENDBYTE
3
LCALL ACK
MOV A，R1 ；SEND THE ADDRESS LCALL SENDBYTE LCALL ACK
LCALL BSTART ；START
MOV A，#0A1H ；SEND THE CNOTROL BYTE LCALL SENDBYTE LCALL ACK
LCALL READBYTE LCALL BSTOP POP 0EH RET
送字节程序：
SENDBYTE：PUSH 0EH PUSH 00H MOV R0,#08H LOOP1:CLR P1.3 NOP NOP RLC A
MOV P1.2,C
CPL P1.3 ;P1.3=1 NOP NOP
DJNZ R0,LOOP1 POP 00H POP 0EH RET
读字节子程序：
READBYTE：PUSH 0EH PUSH 00H
MOV R0，#08H；READ THE CONTENT CLR A
LOOP4：CLR P1.3 NOP NOP NOP
SETB P1.3 ；P1.3=1 MOV C,P1.2 RLC A
DJNZ R0,LOOP4 MOV R2,A POP 00H POP 0EH
4
RET
c.写数据程序： WRITE：PUSH 0EH CLR P1.4
LCALL BSTART MOV A，#0A0H
CLALL SENDBYTE ；SEND THE CONTROL BYTE LCALL ACK
MOV A，R1 ；SEND THE ADDRESS LCALL SENDBYTE LCALL ACK
MOV A，R2 ；WRITE THE CONTENT LCALL SENDBYTE LCALL ACK LCALL BSTOP POP 0EH RET
连续写的两个字节之间最好是有10ms的延时。当然，也可以进行页写（PAGE
WRITE），即一次性连续写8个字节，但采用页写方式时每个字节后要有一个应答信号。 d.停止位程序： BSTOP：CLR P1.3 NOP NOP
CLR P1.2 NOP NOP NOP
SETB P1.3 NOP NOP NOP
SETB P1.2
RET
4、时序图
5
详解IIC总线应用规范
