如何使用示波器抓取IIC波形？

如何使用示波器抓取IIC波形？

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_44828721/article/details/138539797

一、IIC总线工作原理

IIC（Inter-Integrated Circuit）总线是一种串行通信协议，主要用于连接微控制器和各种外围设备。其工作原理如下：

1. 主机首先发出开始信号，接着发送1字节的数据，其中高7位的地址码和最低1位的方向位组成，方向位表示主机和从机间的传输方向。0表示主机向从机写数据，1表示主机向从机读数据。
2. 系统中的所有从机将自己的地址和主机发送到总线的地址进行比较，如果从机地址与总线地址相同，那从机与主机进行数据交互。
3. 根据方向位，主机从从机接收数据或向从机发送数据。
4. 当数据发送完成后，主机发送一个停止信号，释放IIC总线。
5. 所有的从机等待下一次的开始信号。

二、IIC的通信过程

三、IIC的寻址方式

IIC总线的寻址方式主要包括以下几个方面：

• 器件地址：包含从设备的地址（7位），以及主机读写标识（1位）
• 从设备地址：包含4位固定的地址（厂家决定），以及3位可编程地址（编程者决定）
• 主机读写标识：又称呼为方向位，X代表读（收数据），Y代表写（发数据）

具体细节如下：

1. 开始信号：SCL在高电平期间，SDA由高变低即为开始信号；
2. 停止信号：SCL在高电平期间，SDA由低变高即为停止信号；
3. 应答信号ACK：八位数据位发送完之后，第九个时钟即是ACK，0表示有ack，1表示nack；
4. 发送八位数据位的时候，电平变化总是发生在低电平期间，SCL为高电平器件不可以变动，只有开始信号和停止信号是在SCL为高器件变动；
5. 空闲态：SCL和SDA都为高；
6. 在切换数据的传输方向时，可以不必先产生停止条件再开始下次传输，而是直接再一次产生开始条件。I2C总线在已经处于忙的状态下，再一次直接产生起始条件的情况被称为重复起始条件。例如：访问某一具有I2C总线接口的E2PROM存储器时，主机先向存储器输入存储单元的地址信息（发送数据），然后再读取其中的存储内容（接收数据）；
7. 启动信号START后紧接着发送一个地址字节，其中7位为被控器件的地址码，一位为读/写控制位R/W，R/W位为0表示由主控向被控器件写数据，R/W为1表示由主控向被控器件读数据；
8. START信号之后，主机的从设备地址发送出去。当从设备的ACK返回后，一个八位的子地址被发送出去，其低七位表示的是实际的寄存器地址，最高位表示的是是否地址自增。如果高位为1，则之后的寄存器地址自增，可允许多数据读写。

寻址原理图如下所示：

四、测试操作

为了验证IIC总线的通信过程，我们可以使用示波器来观察其波形。以下是具体的测试步骤：

• 硬件准备：使用MDO34示波器，并确保已经连通IIC的硬件设备。
• 测试场景：分别对寄存器0xA1写入不同的数据（0x11、0x23、0x55），并观察其波形变化。

下面是具体的测试结果：

1. 当寄存器0xA1写入0x11时：

• 示波器设置为触发模式，然后在软件中点击写入，示波器会得到如下波形：
• 示波器设置为触发模式，再进行读取，可得到：

2. 当寄存器0xA1写入0x23时：

• 示波器设置为触发模式，然后在软件中点击写入，示波器会得到如下波形：
• 示波器设置为触发模式，再进行读取，可得到：
  

3. 当寄存器0xA1写入0x55时：

• 示波器设置为触发模式，然后在软件中点击写入，示波器会得到如下波形：
• 示波器设置为触发模式，再进行读取，可得到：
  

五、总结

通过示波器观察IIC数据协议，可以更直观地理解其通信过程和波形特征，这对于硬件开发和故障排查具有重要意义。