IIC介绍(一)之物理层介绍


IIC的引脚少,硬件实现简单,可扩展性强,不需要UART、CAN等通讯协议的外部收发设备,而被广泛地应用于系统内多个集成电路间的通讯。

IIC的常见连接方式如下图所示:

由上图可知,IIC的物理特性很简单:

(1)两根线:SCL为时钟线,接2~15V的电压以及一个上拉电阻;

                         SDA为数据线,接2~15V的电压以及一个上拉电阻;

                         上拉电阻是因为SDA和SCK为漏极开路结构,故必须接上拉电阻,而阻值大小一般为1k8、4k7和10K,其中1k8时IIC的性能最好,上拉电阻的计算方式如下:

                    Rp max = tr /(0.8473 * Cb) , tr 为上升时间,Cb为总线电容;

                    Rp min =(VDD - VOL max) / IOL  , VOLmax 是最大有效低电平,IOL 是I2C设备拉电流能力 (3mA)。

                    参考资料:http://www.nxp.com/documents/user_manual/UM10204.pdf

(2)当IIC设备空闲时,其会输出高阻态,而当IIC总线上所有的设备都空闲(也就是输出高阻态)时,SDA所接的上拉电阻会把总线拉成高电平。而IIC总线具有线与特性,所以当有设备不输出高阻态(也就是输出0)时,别的设备就能马上感知到IIC总线的变化。

(3)每一个连接到总线的设备都有一个独立的地址,主机可以通过该地址来进行不同设备间的访问(地址一般为7位,其中高4位为器件类型地址,由生产厂家指定,低三位为器件引脚定义地址,由使用者定义)。

(4)IIC总线的传输模式可分为三种:

          标准模式传输速率:100 kbit/s(总线负载的最大容限400pf);

          快速模式:400 kbit/s(总线负载的最大容限200pf)

         高速模式:3.4 Mbit/s,但目前大多数IIC设备尚不支持该模式。

(5)连接到相同IIC总线的设备数量受到其最大电容400pF和地址空间的限制(地址空间7位即128,包括了保留地址)。

(6)如果IIC总线上有着多个主机,为了防止数据的冲突,会利用仲裁方式来决定由哪个设备来占用总线。
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