(23) -通信系统之IIC

我们来看看I2C模块I2C是一个非常通用的总线 我们2837X的I2C支持的是飞利浦的2.1的模式 支持的数据传输速率是从10kbps到400kbps 那我们要注意 我们不支持高速的模式 那么I2C总线的话 其实它和之前的SPI USB等等不同 它是有一个特定的主机的 I2C总线上的每个器件都有可能作为主机 或者是从机 在某个时刻 主要是具体是哪个器件作为主机的话 是根据总线的某个器件 发起的数据传输以及生成了时钟同时占据了数据总线 这个器件就作为数据总机 那被它所寻址的那个器件 就作为从机 也比如说 这个器件发起了数据 它产生了时钟信号 它是主机 它寻址 需要沟通的是这个器件的话 这个被沟通的器件 被通讯的器件 就作为从机 而且I2C是支持多主机的模式的 I2C的数据发生主要是两种模式 第一是标准模式 就是说我的是比较精准的发送 标准的器件 这数据的格式 写的字节 是更精确的 还有一个是repeat模式 也就是我不断发送 软件产生一个停止信号或者新的启动条件成立的时候 启动的时候 才会停下来 这个是一种repeat的模式 重复的模式 那下面这图是I2C总线的一个框图 我们可以看到 在总线上必须通过两个上拉电阻 拉到VDD 最主要的作用是需要让总线在没有数据发送时 让总线保持高电平的状态 每个器件只需要SDA和SCL两根线就可以挂到总线上 SDA主要是作为数据中心 数据交换 SCL主要是作为产生磁通用 我们看看I2C模块的系统框图 它这个系统框图 非常方便 对外只需要两根线 一个是SDA数据线 一个是SCL时钟线 SDA作为数据线 数据接收和发送主要是靠 12C的移位 发送移位寄存器和接收移位寄存器和自己的数据结构结合 以及相对应的16位的FIFO 来构成 那么I2C总线上的某个器件每个器件工作模式的主要有四种 一个是从机接收模式 一个是从机的发送模式 一个是主机的接收模式 一个是主机的发送模式 那么每个器件只能处在四个工作模式中的一种 我们先来看看 数据发送从最开始 主机 然后到从机的状态是如何切换的 首先作为一个主机的话首先是触动主机的发送状态 首先发送出去 并产生时钟 来控制总线 首先是发出了这个数据 包括通讯的设备的从机地址它是要读数据还是写数据等等这些 是作为主机的发送模式 这个时刻 从机所有的器件首先都会接收到这个广播信号一样的 然后分别进行地址识别 假如 某个器件识别到了它的地址和自己的地址 是相互吻合的 那么这个器件就变成从机的发送模式 接收模式 它会根据主机发送的指令 是否需要发送数据 假如需要发送数据给主机的话 它会进入到从机的发送模式 将指定的地址和数据发送给主机 那么这时候主机就会从主机的发送模式切换为主机的接收模式 来接收从机发送过来的数据 在四种状态之间 是可以切换的 器件从主机的发送模式会进入到主机的接收模式 从机的接收模式变成从机的发送模式 这个方向是单向的 我们看看I2C的数据格式 I2C数据主要是包括有7种模式 3种模式 一个是7位的地址模式 10位的地址模式 一个是自由的模式 7位的地址模式 是启动时将7位的从机地址发送出去 然后pin给出读写指令 然后所需要操作的数据和一些应答位 在这个里面的 一个R/W的读写控制位的话 假如说这个位等于0的时候主机将数据写入到从机的地址中 假如说这个地方是1的话 主机会把这个数据 从从机这个指定的地址读取回来 那10位的地址格式 跟7位是一样的 不过我的地址是10位的 首先地址是发高位 高的两位先发出去 其他地方有11110来填充 然后紧接着是低位的地址 8位的信号 然后是数据 自由的话 就没有地址在线 每个数据之间都会加入ACK应答信号 这个地方的S和P指的是 从启动到停机 启动主要用的是 SAR在有效传导时候 SDA从无效变成低电平 从高电平变成低电平 启动信号 同样是停止的话 是从低电平到高电平 这时候会停止信号 那么我们再来看 I2C的仲裁 I2C的仲裁主要是用于什么地方 如果总线有多个组发送器 同时开始发送数据 总线上的数据肯定会产生冲突 这个时候需要I2C的仲裁机制介入 仲裁遵循的一个原则是 程序中的竞争 发送器发送使SDA提供的数据能够 SDA被拉低 的那个占据优先权 占据数据优先权 这个比较拗口 我们解释就是说 这个是一个时钟信号 假设有2个 device1和device2都发送数据的话 第1个点全部是高电平 在SDA上保持高电平 然后第二个它们都变成低电平 第三个的时候 第三个clock上升点的时候 device1会拉高 device2继续保持0 这个时候就device2占据了总线 因为它需要的能耗比较小 低电平 device1的话 就失去了对总线的一个控制权 总线控制丢失的话 在芯片内部 会产生总线丢失的一个错误中断 客户可以在这个中断里面进行相应的处理 这个是I2C的仲裁 其实I2C通讯总线 我们做一个总结归纳 它主要是支持飞利浦I2C 2.1的版本 地址寻位是7位和10位的 发送数据时候是从10kbps到40kbps 等等 然后它也支持接收和发送FIFO 同时这里的接收和发送FIFO能产生 接收和发送的中断