FPGA學習筆記_IIC協議

阿新 • • 發佈：2021-02-19

FPGA學習筆記

IIC協議

1. IIC協議概念
2. IIC協議原理
	2.1. 起始位，結束位
	2.2. 器件地址
	2.3. 儲存器地址
	2.4. 應答位
	2.5. 讀寫時序

1. IIC協議概念
IIC: inter integrated circuit BUS, 積體電路匯流排，是一種序列通訊匯流排，多為主從結構。一般用在小資料亮場合，傳輸距離短。
特點：

連線簡單：物理層上，IIC協議只有2根匯流排線路：SCL(序列時鐘線), SDA(序列資料線)
雙向通訊：兩根線可以完成資料的傳入和傳出。
多主多從：一個IIC總線上可以連線多個主機，多個從機。同一時刻，只能有一個主機向匯流排發起傳輸。

傳輸速度快：在標準模式下，100kbit/s，快速模式下400kbit/s，高速模式下3.4Mbit/s。主從裝置之間以位元組為單位雙向資料傳輸。
唯一ID：總線上的每一個器件有唯一ID。只有總線上的傳輸與該器件的ID匹配時，器件才對總線上的傳輸做出相應的迴應。不會產生衝突。

2. IIC協議原理

2.1 起始位，結束位

起始位：SCL訊號為高電平時，SDA出現一個下降沿 開始傳輸資料
停止位： SCL高電平，SDA上升沿 停止傳輸資料
匯流排空閒狀態：SCL高電平；SDA高電平；
SCL高電平：SDA資料穩定；SCL低電平：SDA資料變化
2.2. 器件地址

傳輸順序：從高位到低位
Eg. Chip select bits: 3’b100

讀：1010_100_1
寫：1010_100_0
2.3. 儲存器地址

長度：1或2個位元組(與器件的儲存單元數有關)
位置：主機收到ACK後，主機發出儲存地址
2.4. 應答位

當傳送方（圖：主機）將8位資料傳送完成後，等待接收方（圖：從機）傳送一個應答訊號，表示是否已經接收資料。0：應答，1：非應答。(應答訊號在8位資料傳送完後緊接著的時鐘週期(圖：#9))
2.5. 讀寫時序

讀操作：總線上主機從指定的從機的指定的儲存地址讀取一個(多個)位元組資料的完整時序主機操作過程：
① 主機設定 SDA 為輸出；
② 主機發起起始訊號；
③ 主機傳輸器件地址位元組，其中最低位為 0，表明為寫操作；
④ 主機設定 SDA 為三態門輸入，讀取從機應答訊號；

⑤ 讀取應答訊號成功，主機設定 SDA 輸出，傳輸 1 位元組地址資料；
⑥ 主機設定 SDA 為三態門輸入，讀取從機應答訊號；
⑦ 讀取應答訊號成功，主機設定 SDA 輸出，對於兩位元組地址段器件，傳輸低位元組地址數
⑧ 據；對於 1 位元組地址段器件，無此步驟；
⑨ 主機發起起始訊號；
⑩ 主機傳輸器件地址位元組，其中最低位為 1，表明為讀操作；
⑪ 設定 SDA 為三態門輸入，讀取從機應答訊號；
⑫ 讀取應答訊號成功，主機設定 SDA 為三態門輸入，讀取 SDA 總線上的一個位元組的數
⑬ 據；
⑭ 產生無應答訊號（高電平）（無需設定為輸出高電平，因為匯流排會被自動拉高）；
⑮ 主機產生 STOP 位，終止傳輸。
寫操作：總線上主機寫一個((多個))指定資料到指定從機的指定出去地址的完整時序
主機操作過程：
① 主機設定 SDA 為輸出；
② 主機發起起始訊號；
③ 主機傳輸器件地址位元組，其中最低位為 0，表明為寫操作；
④ 主機設定 SDA 為三態門輸入，讀取從機應答訊號；
⑤ 讀取應答訊號成功，主機設定 SDA 為輸出，傳輸 1 位元組地址資料；
⑥ 主機設定 SDA 為三態門輸入，讀取從機應答訊號；
⑦ 讀取應答訊號成功，對於兩位元組地址段器件，傳輸地址資料低位元組，對於 1 位元組地址段器件，主機設定 SDA 為輸出，傳輸待寫入的資料；
⑧ 設定 SDA 為三態門輸入，讀取從機應答訊號，對於兩位元組地址段器件，接著步驟 9；對於 1 位元組地址段器件，直接跳轉到步驟 11；
⑨ 讀取應答訊號成功，主機設定 SDA 為輸出，傳輸待寫入的資料（對於兩位元組地址段器件）；
⑩ 設定 SDA 為三態門輸入，讀取從機應答訊號（兩位元組地址段器件）；
⑪ 讀取應答訊號成功，主機產生 STOP 位，終止傳輸。