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IIC 匯流排

IIC 匯流排. IIC 概念. 用於低速週邊設備傳輸 只用兩條雙向傳輸線，連接所有的設備 Serial Data Line (SDL) 和 Serial Clock Line (SCL) 均各通過一個上拉電阻連接到電源正端 當 IIC 匯流排空閒時 SDL 和 SCL 傳輸線均為高準位 IIC 匯流排的最高資料傳輸速率 可達到 100Kb/S 可連接到匯流排上的 IC 設備數目 受到匯流排電容的限制（ 400PF ）. IIC 資料傳輸步驟. 第一種情況，主設備要傳送資料到從 IC 設備步驟： 1 、主設備定址從設備 2 、主設備發送資料到從設備

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IIC 匯流排

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Presentation Transcript

  1. IIC匯流排

  2. IIC概念 • 用於低速週邊設備傳輸 • 只用兩條雙向傳輸線，連接所有的設備 • Serial Data Line (SDL)和Serial Clock Line (SCL) • 均各通過一個上拉電阻連接到電源正端 • 當IIC匯流排空閒時 • SDL和SCL傳輸線均為高準位 • IIC匯流排的最高資料傳輸速率 • 可達到100Kb/S • 可連接到匯流排上的IC設備數目 • 受到匯流排電容的限制（400PF）

  3. IIC資料傳輸步驟 • 第一種情況，主設備要傳送資料到從IC設備步驟： • 1、主設備定址從設備 • 2、主設備發送資料到從設備 • 主設備為發送器，從設備為接收器 • 3、主設備終止資料的傳輸 • 第二種情況，主設備要從從設備獲取資料步驟： • 1、主設備定址從設備 • 2、主IC設備從從IC設備接收資料 • 主設備為接收器，從設備為發送器 • 3、主IC設備終止資料的傳輸 • 即使是在第二種情況 • 主IC設備也可以產生時序信號並終止資料的傳輸

  4. 開始與停止條件（Start and Stop Conditions） • 由主設備產生 • 在開始條件產生後，處於忙狀態 • 在完成資料傳輸產生停止條件後，處於空閒狀態 • 開始條件 • 當SCL為高準位時 • SDA產生由高準位到低準位的跳變。 • 停止條件 • 當SCL為高準位時，SDA產生由低準位到高準位的跳變。

  5. 資料傳輸操作（Data Transfer Operations）-資料位元組格式（Data Byte Format） • SDA的資料位元組必須 • 為8位元的長度 • 每一次傳輸的位元組數沒有限制 • 每傳輸一個位元組必須跟一個回應位元ACK • 傳輸位元組時最高位元在前（MSB-first） • 如果接收器不能接收其他剩餘的資料位元組時 • 接收器就保持SCL為低準位 • 強制發送器進入等待狀態 • 只當接收器準備接收其他位元組並釋放SCL傳輸線時 • 資料傳輸才會繼續進行

  6. 資料傳輸操作（Data Transfer Operations）- 回應過程（Acknowledge Procedure） • 傳輸過程中必須有回應信號 • 回應信號由匯流排主控器產生 • 被定址的接收器在接收到每一個位元組後 • 必須產生一個回應信號 • 當從接收器不能產生回應信號時 • 必須釋放資料線，然後由主控器產生停止條件中止資料傳輸。 • 在回應時脈脈衝期間 • 發送器釋放SDA傳輸線（為高準位） • 但此時接收器必須下拉SDA傳輸線 • 以便在時脈脈衝的高準位期間SDA能夠保持穩定的低準位

  7. 資料傳輸操作（Data Transfer Operations）- 回應過程（Acknowledge Procedure） • The ACK pulse should occur at the ninth clock of the SCL line. • Receiver should send an ACK bit to the transmitter. • The master should generate the clock pulse required to transmit the ACK bit. • Transmitter should release the SDA line by making the SDA line High • when the ACK clock pulse is received.

  8. IIC匯流排定址（IIC-Bus Addressing） • 定址過程 • 在開始條件後發送的第一個位元組 • 該位元組位址決定主控器選擇哪一個從設備 • 第一個位元組總是緊跟在開始過程之後 • 第一個資料位元組的前7位元為從設備位址 • 第8位為方向位元，決定資料的傳輸方向（讀/寫）。 • 當位址位元組發出以後 • 每一個從設備將該位址與自己的位址進行比較 • 若位址匹配 • 被主控器定址為一個從發送器或從接收器。 • 還可以通過“廣播”定址方式 • 同時定址所有的IC設備

  9. IIC廣播定址（General Call Address） • 用於定址連接在IIC匯流排上的每一個設備 • 但當某個設備不需要進行資料傳輸時 • 將忽略廣播定址而不作任何回應。 • 當使用廣播定址時，理論上所有的設備都應該回應回應信號 • 但設備也可以忽略這個這個位址。 • 廣播定址的第二個位元組決定其後的操作

  10. 資料傳輸操作（Data Transfer Operations）-資料傳輸格式（Data Transfer Format） • 當產生開始條件後 • 首先發送7位的從設備位址 • 第八位元為資料方向位元（R/W） • 0”表示發送資料（寫） • “1”表示請求資料（讀） • 資料傳輸在主控器產生停止條件後中止 • 主控器可以在不產生前一個停止條件的情況下 • 再產生開始條件並定址另一個從設備

  11. IIC傳輸資料格式

  12. S3C44B0X IIC介面 • S3C44B0X處理器 • 內建支援多主匯流排的IIC介面。 • 符合IIC協定的設備連接 • 雙向資料線IICSDA和IICSCL • S3C44B0X處理器支援 • 主傳送、主接收、從發送、從接收四種工作模式

  13. S3C44B0X IIC暫存器- 控制暫存器IICCON • ACK Enable • 0：禁止產生ACK； 1：允許產生ACK信號。 • Tx CLK select • 0：IICCLK = fMCLK /16； 1：IICCLK = fMCLK /512。 • Tx/Rx Interrupt • 0：禁止Tx/Rx中斷； 1：允許Tx/Rx中斷。 • INT_PND • 寫0：清除中斷旗標並重新啟動IIC匯流排寫操作； 讀1：中斷旗標置位元。 • Tx Clock Value • IIC發送參加載初始資料，決定了發送頻率；

  14. S3C44B0X IIC暫存器- 控制暫存器IICCON

  15. S3C44B0X IIC暫存器-狀態暫存器IICSTAT • Mode_S • 00：從接收，10：主接收，01：從發送，11：主發送。 • Cond_S • 寫0：產生STOP_C信號，讀0：IIC匯流排空閒，寫1：產生START_C信號，讀1：IIC匯流排忙。 • SOE • 0：禁止Tx/Rx信號傳輸，1：允許Tx/Rx信號傳輸。 • ASF • 0：IIC匯流排仲裁成功 ，1：仲裁不成功，IIC匯流排不能工作。 • ASS • 作為從設備：為0：測試到START_C或STOP_C信號，為1：接收到位址。 • AZS • 作為從設備時：為0：收到START_C或STOP_C信號，為1：IIC匯流排上的位址為0。 • LRB • 接收到的最低資料位元：為0：收到ACK信號，為1：沒有接收到ACK信號。

  16. S3C44B0X IIC暫存器-狀態暫存器IICSTAT

  17. S3C44B0X IIC暫存器- 位址暫存器 IICADD • SlvADDR • 7:1為從設備的設備位址和訊框面位址；0位是讀寫控制（0：寫；1：讀）；當SOE=0時可對SlvADDR進行讀寫。

  18. S3C44B0X IIC暫存器 - 發送接收移位暫存器IICDS • ShitDATA • 7:0存放IIC匯流排要移位元傳輸或接收的資料，當SOE=1時可對ShitDATA進行讀寫

  19. IIC內部控制邏輯

  20. S3C44B0X IIC讀寫訊框格式

  21. Operations for Master/Transmitter Mode

  22. Operations for Master/Receiver Mode

  23. 電路設計 • 地S3CEV40實驗平臺中，使用S3C44B0X處理器內置的IIC控制器作為IIC通信主設備，AT24C04 EEPROM為從設備。 • 電路設計如圖所示：

  24. AT24CXX EEPROM • 其常用的協定主要有 • 兩線串列連接協定（IIC）和三線串列連接協定 • 帶IIC 匯流排界面的EEPROM 有許多型號 • 其中AT24CXX 系列使用十分普遍 • 產品包括AT2401/02/04/08/16 等，其容量（位元組數x訊框）分別為 • 28x8/256x8/512x8/1024x8/2048x8 • 適用於2V～5V的低電壓的操作 • 具有低功耗和高可靠性等優點 • 在IIC 匯流排中對AT24C04 內部存儲單元讀寫 • 除了要給出元件的設備位址（DADDR） • 外還須指定讀寫的訊框面位址（PADDR）

  25. AT24系列EEPROM-接腳的功能 • SCL 串列時脈線 • 遵循ISO/IEC7816同步協定 • 漏極開路，需接上拉電阻，在該腳的上升沿 • SDA 串列資料線 • 漏極開路，需接上拉電阻，雙向串列資料線，”Open-Drain” • 可與其他開路元件“Wire-AND”連線 • A0、A1、A2 元件/訊框定址位址 • 在AT24C01/02中，接腳被固定連接 • 其他AT24Cxx均可接定址位址線 • WP 讀防寫 • 接低電位時可對整片空間進行讀寫 • 高電位時不能讀寫受保護區 • Vcc/GND • 一般輸入+5V的工作電壓

  26. AT24CXX的資料操作格式-寫入操作 • 寫任意地址ADDR_W • START_C OPADDR_W ACK ADDR_W ACK data ACK STOP_C • 從位址ADDR_W起連續寫入n個位元組（同一訊框面） • START_C OPADDR_W ACK ADDR_W ACK data1 ACK data2 ACK … dataN ACK STOP_C

  27. AT24CXX的資料操作格式-讀出操作 • 讀任意地址ADDR_R • START_C OPADDR_W ACK ADDR_R ACK OPADDR_R ACK data STOP_C • 從位址ADDR_R起連續讀出n個位元組（同一訊框面） • START_C OPADDR_R ACK data1 ACK data2 ACK … dataN ACK STOP_C

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